硅烷偶联剂改性白炭黑对NBR硫化胶性能的影响.doc

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1、前言丁腈橡胶(NBR)是具有耐油、耐热、耐化学药品和机械性能等综合特性良好的橡胶材料，故其是应用于石油钻探、石油化工及汽车等苛刻动态环境中的传统橡胶材料，在这种苛刻使用环境中，橡胶制品的破坏主要是由机械疲劳和滞后生热引起的。文献报道添加少量白炭黑能够降低胶料基体的生热性，但白炭黑与橡胶的表面能的差异较大。硅烷偶联剂的发展促进了白炭黑填充轮胎的商品化，尤其是沉淀法白炭黑获得了重大突破。使用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性，可提高白炭黑与橡胶之间的相容性，降低胶料的门尼粘度、生热和滚动阻力，改善胶料的加工性能，提高硫化胶的耐磨性，使橡胶具有较好的综合性能。目前偶联剂对橡胶改性方面的研究以双 [(三乙氧

2、基硅烷基) 丙基]四硫化物(Si69)作为偶联剂的方法研究和应用的最多。本次试验首先研究了偶联剂品种及并用对填料在NBR橡胶基体中的网络化研究，并用扫描电镜(SEM)微观表征了偶联剂对填料在橡胶基体中微观分散性的影响，及其对NBR硫化胶物理机械性能、耐介质性及动态性能的影响，优选出最佳的偶联剂品种；在此基础上，研究了了该偶联剂品种用量对NBR硫化胶综合性能的影响，选出最佳的用量。1文献综述1.1丁腈橡胶概述丁腈橡胶(NBR:NitrileButadieneRubber)为浅黄色略带香味的橡胶，是丁二烯与丙烯腈的共聚物。1937年工业化生产。聚合方法类似于乳液聚合的丁苯橡胶，有低温乳液聚合(5

3、℃)和高温乳液聚合(50℃)两种。目前主要采用低温乳液聚合。1.1.1结构式与结构特点丁腈橡胶是苯乙烯与丁二烯为单体，采用乳液聚合方法，通过自由基反应历程制得的无规共聚物。结构式：在NBR中，丁二烯(B)和丙烯晴(A)链节的连接方式一般为BAB，BBA，ABB，ABA和BBB的三元组，但随着丙烯晴含量的增加，也有呈AABAA五元组连接的，甚至可能出现丙烯腈的均聚物。共聚物链节中丁二烯单元的微观构型以反式1-4构型为主，丁二烯链节的微观构型与聚合温度的关系见表1-1表1-1丁二烯链节的微观构型与聚合温度的关系Tab1-1Butadienesegmentofthemicro-configurat

4、ionoftherelationshipwiththepolymerizationtemperature聚合温度/℃丁二烯链节的微观构型与聚合温度的关系顺式1-4构型反式1-构型1-2构型1012.2.74.513.32013.173.113.83014.870.914.31.1.2主要特性NBR中由于有极性氰基的存在，因此对非极性或弱极性的矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂等有较高的稳定性，而芳烃溶剂、酮、脂等极性物质则对其有溶涨作用。丁腈橡胶在溶剂中的溶胀性与溶剂的性质有关，溶剂的苯胺点越低或芳烃含量越高，溶胀能力越大，而丁腈橡胶在溶剂中的稳定性越差。NBR中由于存在着易被电场极化的氰基，

5、因而降低了介电能力，丁腈橡胶属于半导体橡胶，其结合丙烯腈量越高，介电性能越差。NBR的耐热性介于天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶之间。与其他橡胶相比，丁腈橡胶有较宽的使用温度围，可在空气中于120℃下长期使用，若隔绝空气，则可在160℃下长期使用。NBR的耐热性能随其结合丙烯腈量而提高。NBR的主要缺点是耐臭氧和耐强氧化剂的性能差。为此，常加入抗臭氧剂对苯二胺和石蜡及抗氧剂多元胺、多元酚和有机压磷酸酯。1.1.3基本性能与结构的关系表1-2溶剂稳定性和结合丙烯腈含量的关系Tab1-2Solventstabilityandtherelationshipbetweenthecombinedacryl

6、onitrilecontent溶剂结合丙烯腈量/%28333855溶胀度/%异辛烷(20d，20℃)4..31.60.50.0异辛烷/甲苯=70/30(20d，20℃)29.023.318.511.2异辛烷/甲苯=70/30(20d，50℃)30.224.018.611.3异辛烷/甲苯=50/50(20d，20℃)43.835.230.718.3异辛烷/甲苯=50/50(20d，50℃)50.840.731.3.730/

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