天然橡胶的加工用到炭黑了吗

天然橡胶的加工用到炭黑，炭黑当补强剂使。

炭黑的应用

对于许多不同应用的工业橡胶产品，炭黑被选为通用填料。而对于白色或彩色橡胶化合物，粘土和硅酸盐等天然填料则十分常见，但是，在要求加固程度高的要求中，沉淀白炭黑与硅烷偶联剂则比较引人关注。

本文对三种不同人造橡胶化合物系统进行研究，以了解其中的硅土与硅烷填料系统的补强作用。并与炭黑作为填料的对照组进行比较。首先调查在硅填充丁腈橡胶（NBR）中添加含硫官能团硅烷型配方的胶辊应用，主要研究其静态和动态特性；其次是，分别使用乙烯基硅烷和催化剂对采用过氧化物硫化系统的EPDM和EPM化合物的交联效应进行研究；其三是，对采用和不采用硅烷偶联剂以及采用金属氧化物硫化的氯丁二烯橡胶化合物进行检验。

本研究的目的是采用不同硫化系统的3种不同类型人造橡胶的各种化学硅烷，以了解硅土与橡胶（NBR、EPDM/EMP和CR）偶联对补强程度的影响。各种硅烷对于提供硅土与橡胶偶联方面的效果通过静态和动态硫化橡胶特性以及通过这些橡胶化合物的加工和固化特性展示。除了橡胶特性数据以外，还评估了一些NBR化合物磨损表面的SEM形态，以相互关联耐磨损数据，并展示化合物中硅烷对硅土与橡胶偶联的影响。

在本文的第一部分中，检验了采用硫化的NBR化合物中含有聚硫化物（-Sx-）、氢硫基（-SH）和硫氰基（-SCN）的含硫双官能团硅烷。由于NBR的双链量减少，以及这种橡胶比如与BR相比极性高得多，可预测其与普通二烯基橡胶的不同。

第二部分处理使用乙烯基硅烷作为过氧化物硫化中的催化剂和偶联剂。对于此类化合物，已有相关报道，例如乙烯基三乙氧基硅烷（VP Si 225）中含有的双键最适合于提供硅土与橡胶之间的化学键。在本调查中，将含有乙烯基硅烷的过氧化物硫化硅土填充EPDM和EPM化合物与含有TAC单体的那些产品进行了比较，其中TAC单体为过氧化物硫中通常使用的一种催化剂。在两种不同的聚合物中研究了TAC和乙烯基硅烷对于交联效果的影响，两种聚合物为：含有三单体的EPDM，可提供双键，以及没有此类可交联双键作为侧链的EPM。

在第三部分中，在金属氧化物硫化CR化合物中研究了氢硫基硅烷，并与更常用的含氯硅烷氯丙烷基三乙氧基硅烷进行了比较。所有三种聚合物系统中包含了单官能烷基硅烷。其作用是加工助剂，以减少化合物粘度，但是不提供橡胶与硅土的偶联。各系统中使用了炭黑填充化合物进行比较。

试验材料及配方

◆ 材料

本研究中使用的不同类型液态硅烷可以在市场上获得。其化学名称缩写及商品名分别是：TESPT(Si 69),MTEO(VP Si 263),MTMO(VP Si 163),TCPTES(Si 264),VTEO(VP Si 225),CIPTES(Si 230),OCTEO(VP Si 208)和PTEO(VP Si 203)。沉淀白炭黑具有175m2/g的BET表面积和165m2/g的CTAB表面积。使用炭黑N330和N550进行比较。研究的聚合物是NBR、CR和EPDM/EPM。EPM和EPDM分别含有64%和71%的重量百分比的乙烯。EPDM中的二烯（ENB）重量百分比含量为5%。在125℃时，EPM的Mooney粘度为63 MU，EPDM为65 MU。

◆ 配方

在NBR配方中，以等摩尔数加入硅烷Si 69、VP Si 263、VP Si 163、Si 264和VP Si 208，调整硫含量，使化合物具有相当量的“自由”硫。另外，还包含一种相对值的具有高度活性VP Si 263化合物。全过程分三阶段混合，总混合时间为8.7分钟，预混合在第一阶段和第二阶段进行，排胶温度为150-155℃。

EPDM和EPM配方含有硅土以及VP Si 225、VP Si 208和TAC。其对照组EPDM/EPM化合物采用N550填充，同时也含有TAC和VP Si 225。VP Si 208只使硅土表面疏水，并降低由于硅土表面极性初始活性的吸收和/或去活性的影响。这种烷基硅烷不提供硅土和橡胶之间的化学键。使用二个阶段混合，总混合时间为6分钟，第一阶段为内部预混合，排胶温度为1600℃。

在CR配方中，以等摩尔数加入硅烷VP Si 203、Si 230、VP Si 263和VP Si 163，对于VP Si 263，也准备了一种降低硅烷用量的化合物。两个阶段混合准备CR化合物，第一阶段的总混合时间为4.4分钟。第一阶段在一个内部混合机中混合，第二阶段在开放式研磨机中进行。CR化合物在第一阶段的混合温度低于120℃，

因为这些化合物对于CR在高温预交联极其敏感。由于混合温度低，可以认为一些硅烷化在混合中发生，一些在硫化中发生。

测试方法

根据ASTM 5289使用MDR测量固化特性，NBR的测量温度为160℃，EPDM/EPM的测量温度为180℃，CR化合物的测量温度为170℃。根据ASTM D1646在100℃确定Mooney粘度ML 1+4。使用离散分析仪根据ASTM 2663 方法C确定离散指数（dispersion index）。确定以下物理特性：应力应变特性（ASTM D412）、直角形撕裂（Die C）特性（ASTM 624）以及硬度（硬度计A）；对于老化特性，拉伸样品在空气循环炉（ASTM D573）及3#油（ASTM D471）中老化。老化之后，在室温中测量老化样品的拉伸特性。

分散介质对脂质体粒径、形态、分散状态的影响

目的：考察分散介质对由不同处方所制备的脂质体的粒径、形态及分散状态的影响。方法：使用显微镜观察法。结果：分散介质PBS加入，不含多糖化合物G的脂质体形态发生严重变形，成为细长的棒状形态；而含多糖化合物G的脂质体的形态均为圆形形态，出现可逆的聚集现象。结论：分散介质PBS的加入对不含多糖化合物G的脂质体形态有显著影响，对含多糖化合物G的脂质体的形态无显著影响，但对脂质体的分散状态有显著影响；且变形和聚集现象随着PBS浓度的增加而显著增多。

超分散剂对炭黑在水分散介质中的分散稳定性能影响

以相对分子量为1000的甲氧基聚乙二醇MPEG1000与2-溴丙酰溴发生反应得到大分子引发剂MPEG-Br，然后在CuX(X=ClorBr)/2，2’-联吡啶催化体系下，由该大分子引发剂引发苯乙烯单体进行ATRP反应，得到了分子量可控、分子量分布较窄的两亲性嵌段共聚物MPES。运用红外光谱、紫外光谱对产物进行了结构表征，凝胶渗透色谱法测定了共聚物分子量，并对催化剂种类、配体用量、反应温度及引发剂用量对苯乙烯单体的转化率和共聚物分子量的影响进行了讨论。

分别通过分光光度计法、扫描电镜(SEM)观测、粒径大小分布测定和Zeta电位测定等方法对MPES的分散性能进行了研究，探讨了MPES中聚合单体含量及其使用量与分散性能的关系。应用实验表明，合成的超分散剂MPES对炭黑具有良好的分散性能。当共聚物中苯乙烯含量在73%左右时，分散效果最佳。随着MPES用量的增加，炭黑分散体系的稳定性先增加后减小，当分散剂的用量在炭黑/分散剂为3：1(质量比)时，具有最好的分散效果。扫描电镜观测表明，加进MPES后炭黑在水性体系中的分散更加均匀，颗粒变小。超分散剂MPES对炭黑具有优良分散作用的原因是MPES中的锚固基团圆苯乙烯供了足够的与炭黑间的结协力，而聚乙二醇溶剂化链则提供了足够的亲水性和空间障碍作用，有效地阻止了炭黑粒子的重新聚集。

炭黑具有优异的性质如耐热、耐化学作用、耐气候变化、良导电性、和低热胀系数,广泛应用于橡胶、塑料、干电池及色素等诸多行业。随着环境保护的要求,炭黑越来越多地要求在水性体系中使用。但由于炭黑粒度小,比表面积大,表面自由能高,炭黑粒子间存在极强的聚集能力,聚集后的炭黑会影响黑度及分散稳定性,影响炭黑的使用。 本论文采用液相氧化剂对炭黑表面进行氧化改性。也首次采用了在超声波作用下,引发剂引发丙烯酸类单体聚合接枝到炭黑表面。首次将强吸水性基团—磺酸基引入到接枝聚合物中。结果表明,在超声波的空化作用下,反应可以在常温下进行并在较短时间内完成,在一定的范围内提高了接枝率改性后的炭黑在水中的分散稳定性大大提高。 对氧化前后炭黑表面性质进行比较后发现:氧化剂氧化能力越强、浓度越高,氧化后炭黑表面的含氧官能团越多、酸性越强。炭黑的氧化与炭黑的物理性质密切相关,低结构性、高比表面的炭黑易被液相氧化剂氧化。氧化后炭黑表面的pH值与挥发分之间有一定的关系。氧化后的炭黑有利于炭黑表面的羟甲基化,也有利于丙烯酸单体自由基聚合接枝。 影响炭黑在水分散体系中分散稳定的三个主要因素是亲水性、双电层电位和空间位阻。利用磺酸基团的强吸水性,增加炭黑与水之间的作用力利用磺酸基强电离性质,增加炭黑粒子与水接触的双电层电位利用含磺酸基高分子侧基的极性、基团体积大等特点增加高分子链在水中的伸展性,从而增大了粒子聚集的空间位阻。由于磺酸基团的引入,低接枝率的接枝炭黑在水中就有了良好的分散稳定性。 研究表明,不同水分散体系对氧化改性炭黑和聚丙烯酸类接枝炭黑在水中的分散稳定性有很大的影响,由于氧化炭黑与接枝炭黑表面大都是羧基基团,所以水环境对两种炭黑的分散稳定性的影响是一致的。碱性水分散体系中,改性炭黑的分散稳定性最好中性水分散体系中分散稳定性次之而酸性水分散体系及含盐水分散体系中分散稳定性最差。 采用XPS、IR、TEM、SEM、热分析等手段对改性炭黑进行了表征

---