环氧天然橡胶接枝高分散白炭黑增强天然橡胶复合材料的制备及表征.pdfVIP

第2期 高分子学报 No．2 2008年2月 ACTAPOLYMERICASINICA Feb．，2008 环氧天然橡胶接枝高分散白炭黑增强天然橡胶 复合材料的制备及表征。 刘吉文1’2 许海燕1 吴驰飞1*+ (’华东理工大学材料科学与工程学院高分子合金研究室 上海200237) (2青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛 266042) 摘 要 基于白炭黑表面硅羟基与环氧基团的可反应性，利用Haake流变仪的高温高剪切作用，在170℃下， 实现了环氧天然橡胶(ENR)对白炭黑的固态原位接枝，制备出一种高分散疏水型白炭黑．探讨了白炭黑和 ENR的反应配比对增强性能的影响，确定合适的反应比例为3：1．FTIR、TGA和TEM的分析结果证实了ENR被 接枝到白炭黑表面上．对比研究了接枝前、后白炭黑对增强天然橡胶(NR)复合材料性能的影响，测试结果表 明接枝白炭黑在天然橡胶中具有良好的分散性并能明显改善对天然橡胶的增强效果；接枝于白炭黑表面上 的环氧天然橡胶分子玻璃化转变向高温偏移，使该复合材料在常温下具备优异力学性能的同时也体现出了 高动态滞后的特点． 关键词 环氧天然橡胶，接枝，白炭黑，天然橡胶，力学性能，分散性 为了提高橡胶的拉伸强度，撕裂强度和耐磨 1 实验部分 耗性等性能，改善加工工艺，降低成本，通常会在 橡胶中加入增强剂¨1．白炭黑作为在橡胶中增强 1．1原料 性能最好的白色无机填料已经广泛应用于各种橡 NR为泰国产3#烟片胶，高分散白炭黑(sil) 胶制品中．但由于白炭黑的表面能高，极易聚集， 为上海久琛精细化工有限公司提供，比表面积 170 在橡胶中难以分散，加工困难；对硫化促进剂有很 m2／g，ENR由农业部天然橡胶加工重点开放 强的吸附作用，造成硫化延迟和交联度低，增强性 实验室提供，环氧度50％，其他材料均为商业产 能差等问题．所以一直以来，白炭黑能作为增强剂 品． 使用是与其表面的有机化改性分不开的． 1．2接枝白炭黑的制备 目前，白炭黑／硅烷偶联剂增强体系以其能改 白炭黑在100℃下干燥24h，然后按一定的重 善胶料加工性能，提高硫化胶的力学性能，特别是 量比(通常为3：1)称取白炭黑和ENR，先将Haake 有效降低硫化胶的动态滞后从而降低能耗，在普 流变仪升温至170℃，然后投入ENR塑炼，1win 通胎面材料中得到广泛应用．近年来，许多研究者 后投入白炭黑，关闭柱塞，反应15min后出料，即 为了进一步扩展和优化白炭黑填充复合材料的使 制得ENR接枝白炭黑(G．Sil)． 用性能，扩大其应用领域，官能化聚合物改性白炭 所得接枝白炭黑用四氢呋喃连续抽提48h， 黑的研究也成为一个热点汪。o．本文提出一种利 抽提好的样品待溶剂挥发后在1000C下继续干燥 12 h后进行表征测试． 用环氧天然橡胶固态接枝白炭黑的新方法，制备 1．3 白炭黑，天然橡胶复合材料的制备 出了一种新型高分散白炭黑，并以未改性白炭黑 采用双辊开炼机混炼胶料，配方如表1．前后 和环氧天然橡胶共混改性白炭黑两个增强体系为 辊的转速比为1：1．4，将NR(5#配方中还有ENR) 参比