馬連湘，郭劍鋒，王向?qū)帲窝?青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東青島266061)

隨著白炭黑在降低輪胎滾動(dòng)阻力方面優(yōu)勢(shì)的展現(xiàn)，其在橡膠工業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。但白炭黑必須經(jīng)過(guò)表面改性才能彌補(bǔ)其不足，常用的表面改性硅烷偶聯(lián)劑為雙一[3一(三乙氧基硅)一丙基]四硫化合物(Si一69 )。本工作研究白炭黑和Si一69對(duì)全鋼基部膠料熱擴(kuò)散系數(shù)(D)的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原材料

天然橡膠，牌號(hào)SMR 20，馬來(lái)西亞進(jìn)口產(chǎn)品;白炭黑，無(wú)錫恒享白炭黑有限公司生產(chǎn);Si一69，青島德固薩化學(xué)有限公司生產(chǎn);炭黑N 330，卡博特炭黑有限公司生產(chǎn);其他均為橡膠工業(yè)常用品。

1. 2基本配方

配方1天然橡膠SMR 20 100份(質(zhì)量，下同)，炭黑N 330 33. 5份，防焦劑CTP 0. 08份，促進(jìn)劑NS 1. 3份，充油硫黃1. 98份，硬脂酸1. 0份，納米氧化鋅3. 5份，白炭黑變量。

配方2基本同配方I，只是用白炭黑/Si -69替代白炭黑。

1. 3試樣制備

常溫下按照傳統(tǒng)工藝用內(nèi)蒙古富特橡塑機(jī)械有限公司生產(chǎn)的WEI一KAI密煉機(jī)對(duì)膠料進(jìn)行密煉。密煉后的膠片用青島化工機(jī)械廠生產(chǎn)的S(X)一160 A型雙輥筒煉膠機(jī)進(jìn)一步開(kāi)煉后出片。膠料放置一段時(shí)間后置于深圳佳鑫電子設(shè)備科技有限公司生產(chǎn)的HS一100 T一FTMO一2 RT型平板硫化儀上硫化。硫化時(shí)間為每個(gè)試樣測(cè)得的正硫化時(shí)間，硫化溫度為160℃。用刀具將硫化試樣加工成直徑為12. 5一12.7 mm、厚為2 mm的圓形薄片備用，且保證試樣上下表面光滑、平整。

1. 4 D的測(cè)定

用德國(guó)耐馳公司生產(chǎn)的LFA 447型激光閃射導(dǎo)熱分析儀t2t測(cè)定試樣的D,測(cè)試溫度20140℃;在每間隔10℃處測(cè)試，每點(diǎn)測(cè)試3次，結(jié)果取平均值。

2結(jié)果與討論

      2.1白炭黑用量對(duì)膠料D的影響

由圖1可見(jiàn)，全鋼基部膠料的D隨溫度的升高而減小，這與以往的研究規(guī)律相同[3J。對(duì)每一條熱擴(kuò)散曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，通過(guò)最小二乘法所得白炭黑用量不同時(shí)膠料D隨溫度變化的關(guān)系式列入表1.

再用最小二乘法對(duì)圖1中所示數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性回歸，得到膠料的D隨白炭黑用量和溫度變化的基本關(guān)系式:

式中:X為白炭黑用量;t為溫度。

該膠料配方中使用的是未經(jīng)Si一69改性的白炭黑，故其在橡膠基質(zhì)中分散得不夠均勻。膠料的D在其用量為15份和20份時(shí)較小，原因是此時(shí)白炭黑的分子極性較高，形成了白炭黑一白炭黑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其與橡膠基質(zhì)的親和力降低，不能形成良好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此需對(duì)白炭黑表面進(jìn)行改性，以提高其與橡膠基質(zhì)的相容性和其自身的分散程度，形成較好的聚合物導(dǎo)熱體系。

2. 2白炭黑/Si - 69用f對(duì)膠料D的影響

從圖2可以看出，添加了Si一69后，全鋼基部膠料的D隨著白炭黑/Si - 69用量的增加而逐漸增大。在Si -69的作用下，白炭黑和橡膠分子鏈間的化學(xué)結(jié)合力顯著提高，從而改善了白炭黑與橡膠的相容性，使白炭黑的分散更加均勻，與橡膠基質(zhì)形成了較好的傳熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時(shí)膠料的勃度亦隨Si一69用量的增加而減小，也更有利于提高膠料的熱擴(kuò)散程度。用最小二乘法可得到膠料的D在白炭黑/Si - 69用量不同時(shí)隨溫度變化的關(guān)系式(見(jiàn)表2)。

再用最小二乘法對(duì)圖2中所示數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性回歸，得到膠料的D隨白炭黑/Si一69用量和溫度變化的基本關(guān)系式如下:

式中:X為白炭黑/Si -69用量;t為溫度。

通過(guò)分析比較添加Si-69與否的試驗(yàn)結(jié)果還可看出，在白炭黑用量相同的情況下，添加Si -69的全鋼基部膠料的D明顯增大;且隨著Si-69用量的增加，膠料的D也逐步增大，在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，白炭黑/Si-69用量為30/6時(shí)膠料的D達(dá)到最高值。

3結(jié)論

白炭黑在Si - 69的表面改性作用下，可以與膠料分子鏈形成較好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其在天然橡膠基質(zhì)中的分散程度得到改善，從而使膠料的D得以提高。

參考文獻(xiàn):

[I]程銳.硅烷偶聯(lián)劑在填充白炭黑斜交輪胎胎面膠中的應(yīng)用[J].輪胎工業(yè)，2001,21(10):610一61 I.

[2〕崔琪，張方良，何燕，等.炭黑對(duì)混煉膠熱擴(kuò)散系數(shù)的影響[J]，青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006 , 27 (2 ) ;151 -154.

[3」何燕，崔琪，馬連湘熱擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量〔J].青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,26(6) ;516 -518.

[4]王進(jìn)文.高性能的白炭黑/硅烷補(bǔ)強(qiáng)體系〔J].橡膠參考資料，2000,31(10);30一31.

[5〕John T B.用硅烷偶聯(lián)劑增強(qiáng)白炭黑性能【J].輪胎工業(yè)，2000, 20(7);411一413.

[6]王作齡.白炭黑和炭黑及其與橡膠的配合〔J]世界橡膠工業(yè)，2001,28(5):50一52.

[7]馬德柱，何平笙，徐種德，等高聚物的結(jié)構(gòu)與性能【M].北京:科學(xué)出版社，1995.