非炭黑橡胶补强填料的应用研究进展

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1、2"橡!胶!工!业!!!!!!!!!!!!!!!"%%1年第2#卷非炭黑橡胶补强填料的应用研究进展田军涛!许炳才!北京橡胶工业研究设计院"北京!!%%%#&#!!摘要!介绍非炭黑橡胶补强填料白炭黑$粘土$碳酸钙和短纤维的应用研究进展%白炭黑以其优良的补强性能成为最主要的白色$透明补强填充剂%白炭黑与硅烷偶联剂并用于轮胎胎面胶中"在降低轮胎滚动阻力的同时可改善轮胎的耐磨性和抗湿滑性%粘土&橡胶纳米复合材料具有良好的加工性能$优异的物理性能及阻隔性能等"广泛用于轮胎内胎$气密层$胶带$胶鞋等制品%碳酸钙尤其是超细活性碳酸钙已成为性

2、能较好$白度高的橡胶补强填充剂之一"随着橡胶制品向品种齐全$用途广泛和色彩丰富方向发展"其应用将更加广泛%短纤维补强橡胶复合材料既具有橡胶的弹性"又有纤维的强度和刚度"制品具有高强度$高模量$耐撕裂$抗溶胀等优良性能"其复合材料已用于轮胎胎圈包布胶$三角胶$内衬层和胎面及胶管和输送带等产品%关键词!白炭黑’粘土’碳酸钙’短纤维’纳米复合材料’橡胶’补强作用中图分类号!+,##%$#-d#!!文献标识码!3!!文章编号!!%%%/-&%0!"%%1#%!/%%2"/!%!!自"%世纪初发现炭黑对橡胶有补强作用以还可以降低生热和滚

3、动阻力$提高胶料的耐磨性+",后"炭黑一直是橡胶制品最重要的补强剂%随着能及抗湿滑性能"由此产生了低滚动阻力的-绿能源的日益紧张及石油价格的不断上涨"以石油色轮胎.概念%特别是使用白炭黑补强胶料可以为原料的炭黑价格也在不断攀升"使得非炭黑橡生产透明橡胶制品$白胎侧及彩色轮胎"进一步扩胶补强填料的需求量逐年增大%据国际合成橡胶展了其在橡胶工业中的应用范围%生产商协会!ffD*E#预计""%%1年世界非炭黑橡相关的研究表明"轮胎滚动阻力降低2^!+#,胶填料需求量为*白炭黑!((万Q’粘土!!2#万(^"可节省燃料!^%4;RVT

4、W4的研究表明"在CD3*&3*并用的轿车轮胎胎面胶中掺用占炭Q’碳酸钙!1-万Q’其它填料!"%2万Q%为了提黑总量2%^经硅烷偶联剂改性的白炭黑"可以降高非炭黑橡胶补强填料的应用效果以及拓展其在低滚动阻力"2^"而不损失抗湿滑性能和耐磨性橡胶中的应用领域"研究人员进行了很多有益的能’在)*&充油3*并用的轿车轮胎胎面胶中掺探索"也取得了不少成果%本文简要介绍近年来用占炭黑总量1%^经硅烷偶联剂改性的白炭黑"有关白炭黑$粘土$碳酸钙和短纤维在橡胶工业中可以降低滚动阻力!-^"而不损失抗湿滑性能和的应用研究概况%耐磨性能%因此

5、在石油资源日趋紧张$世界原油价格不断上涨的今天"使用白炭黑补强胶料制造#!白炭黑的低滚动阻力轮胎!即所谓的绿色轮胎#无论在经白炭黑因制备方法的不同可分为沉淀法白炭济性还是在环境保护方面均具有极大的优势"这黑和气相法白炭黑%与炭黑相比"白炭黑粒子更对进一步研究白炭黑在轮胎胶料中的应用产生了细"比表面积更大"因此其硫化胶的拉伸强度$撕极大的推动力%裂强度和耐磨性较高%虽然白炭黑由于表面极性#$#!表面改性+!,及亲水性使其补强效果及加工性能不如炭黑且白炭黑的分散性能对橡胶的补强效果有很大易产生静电"但通过使用双官能团硅烷偶联剂"不

6、+’,的影响%由于白炭黑粒子附聚力较强"填充胶仅可以降低胶料的门尼粘度$改善加工性能"而且料的加工性能不佳"要进一步改善白炭黑与胶料作者简介!田军涛!!&(1/#"男"河南杞县人"北京橡胶工业研的结合及其分散性能"必须使用偶联剂对白炭黑究设计院工程师"学士"(橡胶工业)(轮胎工业)编辑部编辑%表面进行改性处理%第!期田军涛等A非炭黑橡胶补强填料的应用研究进展2#!2"1#早期的研究发现"白炭黑具有低的分散*炭黑并用比为#"*!-时"硫化胶的综合性能较指数及高的比指数$反映填料与填料之间的相互好+在D3**+Ef并用胶中加入硅烷

7、偶联剂可以作用%&白炭黑的分散指数小于炭黑"而比指数却提高硫化胶的定伸应力)拉伸强度等性能"特别是远大于炭黑"表明炭黑与橡胶的相互作用比白炭能减小磨耗和降低生热"但过量加入硅烷偶联剂黑强"而炭黑的附聚倾向比白炭黑小&会降低硫化胶的撕裂强度和抗湿滑性能&与炭黑相比"白炭黑表面可相对容易地进行#$%!对胶料性能的影响改性&常用于白炭黑表面处理的偶联剂是双$#/利用溶胶/凝胶$DTV/hJV%法原位生成白炭黑三乙氧基甲硅烷基丙基%四硫烷$+CDE+%"这种纳米粒子"可对橡胶基体产生优异的补强作用"制有机硅烷可与橡胶和填料反应"在填料

8、和橡胶分备的纳米复合材料的性能优于普通白炭黑填充子间引入共价键"从而改善橡胶与填料间的作用&胶"达到了与炭黑填充胶相近的水平&该方法常!(#研究发现"使用+CDE+后"含"%份沉淀法白用正硅酸乙酯$+CHD%作为前驱体"将+CHD引炭黑和’%份炭黑)##"的胶料滚动阻力降低入