白炭黑的應(yīng)用和改進(jìn)
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與具有相同硬度和耐磨性的炭黑填充物相比,胎面膠中含有沉淀法白炭黑可改善其抗裂口增長性及撕裂強(qiáng)度。與其他橡膠比較,白炭黑可以相對容易和迅速地與環(huán)氧化天然橡膠(ENR)混合。且產(chǎn)物的增強(qiáng)效果也最好。在含有ENR的膠料中,白炭黑的增強(qiáng)效果和炭黑N330相似。在SBR/BR共混體系中加入沉淀法白炭黑制成的乘用車胎面膠的滾動阻力減少50 ,而干、濕牽引性沒有明顯的改變。Evans等介紹了一種超高增強(qiáng)沉淀法白炭黑,這種白炭黑用于胎面膠有以下優(yōu)點(diǎn):在不使用偶聯(lián)劑時(shí),胎面膠的滾動阻力降低而冰牽引性能提高;使用偶聯(lián)劑后可減少膠料的焦燒、硫化時(shí)間,改善其抗裂口增長性,提高其扯斷伸長率、硬度和300 定伸應(yīng)力,同時(shí)不影響炭黑。
雖然白炭黑與炭黑并用為輪胎胎面膠增強(qiáng)劑時(shí)能明顯改善膠料的撕裂強(qiáng)度,且能抑制胎面膠老化龜裂,防止胎面產(chǎn)生裂口裂紋,但是這種膠料的耐磨性稍差,扯斷變形較大,生熱大實(shí)際使用過程中,白炭黑必須經(jīng)改性后才能彌補(bǔ)膠料性能的不足。與炭黑相比,白炭黑表面有一層均勻的硅氧烷和硅烷醇基,硅烷醇基的存在使白炭黑表面易于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),這使白炭黑表面可相對容易地進(jìn)行改性 常用于白炭黑表面處理的偶聯(lián)劑是雙(3一三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫烷(TESPT),這種有機(jī)硅烷可與橡膠及填料反應(yīng),在填料和聚合物分子間引入共價(jià)鍵,從而改善聚合物與填料間的作用。研究發(fā)現(xiàn),使用TESPT后,含2O份沉淀法白炭黑和4O份N332炭黑的膠料可使?jié)L動阻力降低,而胎面膠的磨耗性能和濕牽引性能改變很小。
硫代磷酰基有機(jī)物可以和白炭黑發(fā)生反應(yīng),在白炭黑填充的NR中產(chǎn)生異丙醇,從而形成白炭黑和橡膠的分子橋(Si⋯O—P),此行為類似于硅烷偶聯(lián)劑。通過優(yōu)化白炭黑用量和硫代磷酰基有機(jī)物的濃度,可以得到物理機(jī)械性能較佳的硫化膠。Ou等研究了烷基化白炭黑對橡膠的增強(qiáng)效果,發(fā)現(xiàn)白炭黑烷基化后,試樣中鍵合橡膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少,但是烷基化后提高了白炭黑和橡膠基質(zhì)的相容性。使白炭黑更容易在NR和SBR中分散,所得硫化物具有更低的滯后損失。但是,烷基化后白炭黑的增強(qiáng)效果明顯減弱,這是因?yàn)榫酆衔锱c填料之間,以及填料與填料之間的相互作用減弱所致。
白炭黑的表面能隨著改性而極大地下降。能量分布函數(shù)顯示,未改性前是各向異性,改性后各向異性程度明顯減小。
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