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新型填料QC在天然橡胶中的应用


                                        新型填料QC在天然橡胶中的应用
                                            张馨,刘巨源,李晓光,梁松
                 (徐州工业职业技术学院材料工程系,江苏 徐州 221140)
    摘要:实验研究了新型填料QC作为补强填充剂在NR中的应用效果:与通用补强填充剂轻质碳酸钙、凹凸棒土063、凹凸棒土002、白炭黑和炭黑进行了应用对比。结果表明,不同品种的补强填充剂在NR胶料应用中,QC的补强效果优于轻质碳酸钙、凹凸棒土(063、002),低于白炭黑和炭黑,因此,QC具有一定的补强性;随着QC用量的增加,硫化胶的硬度、定伸强度逐步增大,而拉伸强度、撕裂强度、扯断伸长率先增大后减少,综合考虑,QC在NR胶料中的适宜用量为60~80份。
    关键词:新型填料QC;NR;性能
    中图分类号:TQ330.383 TQ332.5 文章编号:1009-797X(2015)05-0018-03
    文献标识码:B D O I :10.13520/j.cnki.rpte.2015.05.003
    QC是废旧硅橡胶制品经高温化学裂解提取硅油后剩下的粉末经过40目筛网筛选得到的,其主要成分是二氧化硅, 质量分数在0 . 9 0 以上,DBP吸油值为1.5~3 ml/g,pH值为4。
    为进一步减少环境污染, 实现资源可循环利用, 同时提高经济效益, 降低生产成本, 本次实验研究新型填料QC, 作为补强填充剂在NR中与轻质碳酸钙、凹凸棒土(063、002),白炭黑和炭黑进行对比的应用效果。
    固体废弃物的排放与噪声污染、水污染和大气污染一并称为四大污染。针对当前生产过程中大量废硅橡胶裂解残渣不断堆积、没有进行有效处理造成污染这一发展现状。本文从实验的角度来考察QC在天然橡胶中的补强填充性能, 选用不同的配比方案研究QC在天然壕胶中的适宜配比。实验目的是实现资源可循环利用,同时提高经济效益,降低生产成本。
    1· 实验
    1.1 主要原材料
    NR, 牌号SCR5, 海南农恳总公司产品;QC,常州伟业材料有限公司提供;凹凸棒土,江苏玖川纳米材料科技有限公司产品; 轻质碳酸钙, 徐州陶瓷有限公司产品; 沉淀法白炭黑, 濮阳市光璞石化有限责任公司产品; 炭黑N660, 山西飞鹰化工有限公司产品。
    1.2 配方
    试验配方见表1、表2。
        
    1.3 主要设备与仪器
    X(S)K-160型开炼机、QLB-350×350×2平板硫化机, 无锡第一橡塑机械设备厂;GTM2000-A型无转子硫化仪、GT-AI-7000-GD高低温拉力试验机,高铁科技股份有限公司。
    1.4 胶料的准备及试样制备
    1.4.1 胶料制备工艺流程
    烘胶— 切胶— 破胶— 配料— 塑炼— 混炼—冷却—停放。
    胶料混炼时按试验配方将塑炼胶与氧化锌、硬脂酸、促进剂和防老剂在开炼机上混炼制成母炼胶, 再加入相应补强填充剂和硫磺混炼均匀,得到混炼胶。
    1.4.2 试样制备步骤
    混炼胶经停放后用硫化仪测定胶料的硫化曲线, 根据硫化曲线确定硫化时间, 再于平板硫化机上硫化得到相应试样。
    1.5 性能测试
    硫化特性按GB/T 9869—1997测定, 邵尔A型硬度按GB/T 531—1999测定,拉伸性能按GB/T 528—1998测定,热空气老化性能按GB/T3512—2001测定。
    2· 结果与讨论
    2.1 硫化性能
    不同填料填充NR胶料的硫化曲线见表3 ,不同份数QC在NR胶料中的硫化曲线见表4。

    从表3中可以看出,QC的焦烧时间较长,正硫化时间与白炭黑接近,最大硫化转矩较低。
    另外, 从表4 中得出, 随着Q C 用量的增加,胶料的MH逐步提升,表征出胶料的硬度会逐步增加;胶料的ML逐步提升,表征出胶料的流动性会逐步降低。随着QC用量的增加,胶料的T10、T90逐步延长,说明QC有延迟硫化的特性,这和前期的其pH值为4的测定是相吻合的。
    2.2 不同补强填充剂的物理机械性能
    不同填料填充NR胶料物理性能的影响见表5。
        
    从表5 中可以看出,QC硫化胶的老化前后硬度仅高于轻质碳酸钙, 明显低于白炭黑、炭黑、凹凸棒土063、002,表明QC的增硬性差。由于NR具有良好的综合性能,其分子结构规整性好, 外力作用下可以发生结晶, 为结晶橡胶, 具有自补强性。因此几种补强填充剂的补强效果与自身的结构性有关。从表5中看出,QC的硫化胶的拉伸强度高于轻质碳酸钙、凹凸棒土063、002,低于白炭黑、炭黑; QC硫化胶老化前后的扯断伸长率最大, 明显优于其他几种补强剂。老化后的炭黑、凹凸棒土063、凹凸棒土002的定伸应力达不到300%;QC的撕裂强度仅比白炭黑低。
    2.3 QC用量对NR胶料的影响
    不同份数QC用量对NR硫化胶物理性能的影响见表6。
        
    从表6 看出, 随着QC的用量增加,QC硫化胶的硬度、300%定伸应力增大; 而老化后这两项性能指标都出现不同程度的下降。拉伸强度、撕裂强度和扯断伸长率都是先增大后减小,老化后的性能也有相同的趋势。
    综合考虑, Q C 在N R 中的适宜用量为60~80份。
    2.4 工艺特性
    QC是废旧硅橡胶经高温裂解后的副产物,内部结构和粒径不如白炭黑、炭黑、凹凸棒土0 6 3 、0 0 2 和轻质碳酸钙均匀, 粉料的密度较轻,QC粒径小,加料时易飞扬,不易被胶料湿润, 吃粉时间较长, 容易出现粘辊现象。可以通过采用加入软化剂的方法改善其混炼工艺性能。与炭黑和白炭黑相比,QC混炼胶的流动性和黏性较差, 可在配方中添加一定量的分散剂,以提高工艺性能和物理机械性能。
    3· 结论
    (1)对于不同品种的补强填充剂在NR胶料中的补强填充效果,QC优于轻质碳酸钙、凹凸棒土063、002,低于白炭黑和炭黑。
    (2)随着QC用量的增大, 老化前后NR硫化胶的邵尔A型硬度、300%定伸应力增大,拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率先增大后减小。所以,QC在NR中的适宜用量为6 0 ~ 8 0份。
    (3)从QC硫化胶的硫化特性可以表征出QC有迟延硫化的特性, 使用QC时应加大活性剂的用量。
参考文献:
[1]聂恒凯. 橡胶材料与配方. 化学工业出版社, 2004.06: 53~56.
[2]张玉龙,孙敏. 橡胶品种与性能手册. 化学工业出版社:2006.[3] 王艳秋. 橡胶材料基础. 化学工业出版社:2006. 79~114.
[4]张殿荣,马占兴,杨清芝. 现代橡胶配方设计. 化学工业出版社: 1996.42~103.
[5]翁国文. 实用橡胶配方技术. 化学工业出版社:2008. 37~42.
[6]翁国文,李敏敏,刘备龙,李磊磊. 补强填充剂TBC在橡胶中的应用[J].橡胶工业,2006,53:730~733.


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