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粘土与炭黑并用填充丁苯橡胶的耐热性能研究 何少剑1 1 1, 2 1, 2 1, 2 * ，奚梅梅 ，王益庆 ，田明 ，张立群 （1. 北京化工大学 纳米材料先进制备技术与应用科学教育部重点实验室，北京 100029；2. 北京化工大学 北京市新型高分子材料制备与成型加工重点实验室， 北京100029；） 摘要：本文通过粘土与炭黑并用填充丁苯橡胶，用老化性能以及高温老化后一次 弯折的形貌变化来表征其耐热性能，并对其老化机理进行初步探 ，结果表明， 随着粘土用量增加，老化后100%定伸应力和断裂伸长率的变化率减少，高温老化 后抗一次弯折产生裂纹能力提高，老化过程中在表面产生含氧极性基团造成分子 链段运动能力下降是导致材料容易破坏的重要原因。 关键词：耐热输送带；粘土；炭黑；纳米复合材料；老化 耐热输送带是以热稳定性高的纤维作为骨架材料，以耐温胶料为覆盖胶制成 的输送带，提高耐热输送带覆盖胶的耐高温性能、延长使用寿命，是研制耐热输 [1] 送带的重要课题 。近年来，对于粘土橡胶纳米复合材料有很多相关的研究报道， 粘土片层独特的结构赋予了材料很好的补强性，气体阻 性，抗裂纹增长，阻燃 [2-4] 性等 。本文针对耐热输送带覆盖胶用丁苯橡胶在高温条件下的使用特点，利用 纳米分散的粘土对气体和热的阻 性，并添加部分炭黑补强，制备得到一种耐热 效果优异的丁苯橡胶纳米复合材料，以期为橡胶纳米复合材料在耐热输送带中的 应用提供参考。 1 实验部分 1.1 主要原材料 SBR 1502，吉林化学工业股份有限公司产品；粘土纳米复合母胶（80 份粘土 填充SBR 1502），吉林省四平市膨润土厂产品；其它均为市售。 1.2 试验配方 基本配方 （质量份）SBR 100，氧化锌 10.0，硬脂酸 3.0，促进剂NOBS 0.8， 促进剂CZ 1.5，促进剂DTDM 1.5，促进剂TMTD 0.5，防老剂MB 2.0，防老剂 4010NA 2.0，粘土/炭黑用量比：0/60，10/50，20/40 ，30/30，40/20 ，50/ 10，60/0 。 1.3 试样制备 将粘土纳米复合母胶在开炼机上塑炼，用塑炼过的SBR 1502稀释得到所需的 粘土填充量，然后依次加入各种配合剂，相应配比的炭黑N330，最后加入硫化剂， 混炼均匀，出片，得到填料总量为60份的混炼胶。测定试样的硫化性能后，用平 板硫化机进行硫化，硫化条件为150℃ 正硫化时间(t90) 。 1.4 分析与测试 高温老化后一次弯折实验：在180℃的老化箱内老化，样品老化后取出，待冷 却后施加一外力使样品弯曲，观察表面裂纹。表面全反射红外：用德国Bruker公司 生产的红外光谱仪Tensor 27对样品表面进行红外光谱扫描。差示扫描量热仪：瑞 士METTLER-TOLEDO公司产品，升温速率：10℃/min ，扫描温度：-100~200℃。 2 结果与讨论 Table 1 Mechanical properties of SBR composites filled with different fillers and change rate of mechanical properties after aging (125℃ 7d) Clay/CB 0/60 10/50 20/40 30/30 40/20 50/ 10 60/0 Stress at 100%/MPa 3.9 3.6 3.1 2.5 2.7 2.7 2.8 change rate/% + 195 + 131 + 113 + 108 + 107 +81 +57 Tensile strength/MPa 22.4 21.2 21.6 19.8 17.8 16.4 12.4 change rate/% 0 -6 -15 -14 -14 -16 -14 Elongation at break/% 374 446