馬連湘，郭劍鋒，王向?qū)帲窝?青島科技大學(xué)機電工程學(xué)院，山東青島266061)
隨著白炭黑在降低輪胎滾動阻力方面優(yōu)勢的展現(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)過表面改性才能彌補其不足，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對全鋼基部膠料熱擴散系數(shù)(D)的影響。
1實驗部分
1.1原材料
天然橡膠，牌號SMR 20，馬來西亞進口產(chǎn)品;白炭黑，無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)蒙古富特橡塑機械有限公司生產(chǎn)的WEI一KAI密煉機對膠料進行密煉。密煉后的膠片用青島化工機械廠生產(chǎn)的S(X)一160 A型雙輥筒煉膠機進一步開煉后出片。膠料放置一段時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。硫化時間為每個試樣測得的正硫化時間，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的測定
用德國耐馳公司生產(chǎn)的LFA 447型激光閃射導(dǎo)熱分析儀t2t測定試樣的D,測試溫度20140℃;在每間隔10℃處測試，每點測試3次，結(jié)果取平均值。
2結(jié)果與討論
2.1白炭黑用量對膠料D的影響
由圖1可見，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。對每一條熱擴散曲線進行擬合，通過最小二乘法所得白炭黑用量不同時膠料D隨溫度變化的關(guān)系式列入表1.
再用最小二乘法對圖1中所示數(shù)據(jù)進行線性回歸，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份時較小，原因是此時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)。因此需對白炭黑表面進行改性，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用量不同時隨溫度變化的關(guān)系式(見表2)。
再用最小二乘法對圖2中所示數(shù)據(jù)進行線性回歸，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。
通過分析比較添加Si-69與否的試驗結(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，在本試驗范圍內(nèi)，白炭黑/Si-69用量為30/6時膠料的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。
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