橡胶补强的化学特性.pdf

　第 3 期 橡胶补强的化学特性　　　　　 ·4 1 · 橡胶补强的化学特性 王　靖　编译 　　介绍了炭黑与橡胶配合形成结合橡胶的补强机理; 阐述了二氧化硅在橡胶补强方面的应用, 它与橡胶的成键机理, 与橡胶交联及补强方面与炭黑补强相比较的情况。并介绍了经硅烷化处理 的二氧化硅对于硫化胶性能上的影响和改进。新的补强机理对于橡胶工业, 尤其是轮胎工业将带 来巨大好处。 关键词: 结合橡胶, 炭黑, 二氧化硅, 硅烷化反应, 硫化交联 前　　言 炭黑作为橡胶补强剂早已得到应用, 而 研究发现二氧化硅、硅烷对橡胶补强不仅扩 充了补强机理, 而且有利于橡胶工业, 尤其是 轮胎工业的发展。 结合橡胶 结合橡胶从 1925 年起就已经发现。它是 图 1　产生凝胶的炭黑临界用量 Ccr it 橡胶- 填料间相互作用的表现。结合橡胶是 ( ) 指当母胶在橡胶的良好溶剂 如甲苯 中经过 规定时间的抽取后不再从填料中分离出来的 那部分橡胶, 通常, 抽取在室温下进行。如果 是补强炭黑, 那么即使在相对较低的填料用 量下凝胶也能被分离出。假如是用半补强炭 黑, 在很低的炭黑用量下可以得到分散的填 料凝胶, 这会使测定结合橡胶含量的工作变 ( ) 得困难 图 1 。 　　交点C 临界 表明了分散体转变为炭黑凝 胶时的填充剂浓度。C 临界 随着炭黑比表面积 ( ) 的增加而下降 见图2 。可以想象, 在低填料 用量下, 即填料粒子间距较大, 橡胶链只连接 图2　SBR 中各种炭黑产生凝胶的临界用量与 一个填料颗粒。这可能是由于(a) 单层连接, CTAB 比表面积的关系 即固定一个链段; 或 (b ) 一个橡胶分子链段 成: 即粒子间连接, 炭黑超过临界用量时一个 的多层连接, 如图3 所示。在这种情况下, 形 橡胶分子连接两个或多个炭黑颗粒。 成分散的凝胶。成块凝胶只在(c) 条件下形 　　在比表面积恒定条件下, 炭黑结构对于 ·42 · 　 　橡　胶　译　丛 1998　 ) IGC 等温气相色谱法测定 , 预料可能会有影 响, 但没有观察到, 这可能是由于 d 是直接 rs 比例于炭黑的比表面积, 如图5 所示。 结合橡胶被认为是橡胶—填料相互作用 的结果, 因此常用来衡量填料的表面活性。因 此人们很关注影响结合橡胶含量的因素, 它 的形成机理及其对硫化橡胶性能的影响。 以下对于在橡胶和填料混炼过程中形成