【doc】白炭黑处理工艺对气相白炭黑疏水性及其补强性能的影响.doc

【doc】白炭黑处理工艺对气相白炭黑疏水性及其补强性能的影响 白炭黑处理工艺对气相白炭黑疏水性及其 补强性能的影响 ? 2?世界橡胶工业2O01 白炭黑处理工艺对气相白炭黑疏水性 及其补强性能的影响 张承焱杨中文沈伟玲(上海橡胶制品研究所,上海200052) 探索了改性剂人甲基环四硅氧烷(D)的处理工艺对Aerosi[~200气相白炭黑疏水 程度的影响以覆 气相白炭黑疏水程度与其对硅槔腔补强效果的关系. 关麓词:气相白点黑,袁面改性,疏水程度,轴理机械性能 1前言 白炭黑按其制法可分为气相白炭黑和沉淀 白炭黑.其中气相自炭黑具有粒径小,比表面积 大的特征,是硅橡胶常用的朴强填料.然而,未 经有机硅化台物疏水处理的气相白炭黑,由于 表面存在羟基,表面能较大,聚集体总倾向于凝 聚,形成二次结构,气相白炭黑呈亲水性,在硅 橡胶中难以浸润和分散,从而降低了朴强性能. 经有机硅疏水处理后的自炭黑表面,羟基含量 减少,聚集倾向减弱,表面自由能降低,由亲水 转为疏水,与硅橡胶表面的浸润性,分散性得到 改善,从而获得一种良好的分散体系,降低胶料 的结构化倾向,改善胶料的混炼及返炼工艺性 能.由于自炭黑呈疏水性,可以提高硅橡胶胶料 的补强填料用量,因而不仅能提高硫化胶的力 学性能,而且能提高硫化胶的透明度. 一 般来说,大部分能够与自炭黑表面的羟 基发生化学反应的易挥发有机物均可作为气相 自炭黑的改性剂,常用的改性剂"有氯硅烷类, 醇类,硅烷偶联剂类及硅氧烷类化台物. 本实验采用几甲基环四硅氧烷(D)作为改 性剂,研究不同的处理工艺对Aerosil'~200气 相白炭黑疏水程度的影响及疏水程度不同的气 相自炭黑对硅橡胶补强效果的影响. 2实验 2.1设备 20L搪瓷玻璃反应釜. 2.2材料 (1)八甲基环四硅氧烷()(日本东芝 公司) (2)Aerosil0200气相白炭黑(德国) (3)端乙烯基液态硅橡胶(本所自制) (4)含氢硅油(上海树脂厂) (5)铂催化剂(本所自制) 2.3硫化腔试片的箭备 将端乙烯基液态硅橡胶,200气相白炭 黑,含氢硅油,铂催化剂混合均匀后,置于100 ×10O×2ram与100×15O×2ram的模腔内,经 11OC×30rain硫化成型. 2.4分析方法 (1)疏水程度的测定——M值法 在具塞比色管中加A气相自炭黑0.1g,然 后加A不同浓度(V)的甲醇溶液5ml,盖好 塞子,剧烈摇晃1rain,静止5rain.而后立即观 察,选出气相白炭黑完全悬俘于液面上,且溶液 不混浊,无沉淀的管子,以其中甲醇浓度最大的 浓度值为样品的M值. (2)拉伸强度,扯断伸长率,永久变形:按 GB/T528—92测定. (3)硬度:按GB/T531—92测定 (4)撕裂强度:按GB/T52992测定. 3结果与讨论 3.1处理工艺对气相自炭黑M值的影响 在改性剂D存在条件下,采取不同的处理 工艺,来考查它对处理气相白炭黑的影响,用 M值表征处理后的气相白炭黑的疏水程度. 用D作为改性剂,在D用量(40份)相同 的条件下,采用不同的处理工艺对Aerosil~200 第28卷第2期自炭黑处理工艺对气相自炭黑疏水性及其补强性能的影响?3? 气相白炭黑进行改性.处理工艺为:采用不同温 度及时问进行反应.然后在240?下抽真空,脱 除未反应的D试验结果见表1. 表1处理工艺对M值的影响 用D作为改性剂,气相白炭黑疏水处理的 机理[如下:从表面化学看,气相白炭黑表面存 在的相邻羟基或孤立羟基被改性剂D开环裂 解后生成的OSi(CH).所取代,除去了大多数 氢键键台的表面羟基,剩余的羟基有些又被具 有空问结构的气相白炭黑表面的二甲基硅氧烷 基遮盖了,从而使气相白炭黑具有了疏水性. 由表1数据可知,在反应时间(4hr)相同的 条件下,随着反应温度的提高,气相白炭黑的 M值呈明显上升的趋势;从编号1可知,经180 口c处理的气相白炭黑仍具有亲水性,说明l80 .c的反应温度不能作为处理温度;在反应温度 (240?)相同的条件下,随着反应时间的增加, 气相白炭黑的M值明显提高,但处理时间超过 6hr后,气相白炭黑的疏永程度基本不变,再延 长反应时问对气相白炭黑的M值也无影响 3.2气相自炭黑的M值对硅橡胶硫化胶物理 机械性能的影响 用经改性处理的气相白炭黑作为补强剂, 进行混炼,硫化后,测定硫化胶试片的物理机械 性能,试验结果见表2. 表2气相自炭黑M值对硫化脏物理机械性能的影响 田1硅4.腔硫化胶的拉伸强度与气 相白炭黑M值的关系 5帅 一 400 邑 鼍300 孝00 气相自炭?M值) 图2硅】I.脏硫化脏的伸长率与气相自炭 ?M值的关系 田3硅毒胶硫化脏的