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1、新型橡胶补强剂Create-E1在密封胶条中的应用庄涛（青岛科技大学 橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东 青岛 266042）摘要：研究了新型橡胶补强剂Create-El代替炭黑使用时对密封胶条的加工性能、硫化 特性和基本物理性能的影响。实验发现，Create-El可改善密封胶条的挤出加工性能和模压 充模性能，但有迟延硫化的作用；综合考虑，Create-El可代替45份N550使用。此时胶料 的综合性能均得到改善。且经济效益显著。关键词： Create-El 密封胶条 炭黑 N550 物理机械性能随着橡塑工业的发展，橡胶和塑料价格不断的上涨，以及能源问题，导致炭黑在橡胶工 业中的应用受到限制
2、，促进了填料工业的发展，开发质优价廉的新型补强剂成为发展趋势。 本文研究了宁波卡利特新材料有限公司研发的新型橡胶补强剂Create-El代替炭黑使用时对 密封胶条的硫化特性、加工性能和基本物理性能的影响。1 实验部分1.1主要原料EPDM-3080,吉林石化公司产品；ZnO-80莱茵化学有限公司；炭黑N550,山东鲁化 有限公司产品；500#石蜡油，宁波新达洋有限公司产品；TMTD-80，莱茵化学有限公司产 品; Create-El，主要成分为水合SiO2及其衍生物，经过硅烷偶联剂、钛酸酯和硬脂酸处理, 其粒子形状：菱形。平均粒径10“m宁波卡利特新材料有限公司；其它加工助剂均为市售 工业级产
3、品。1.2 基本配方（质量份）EPDM lOO, ZnO-80 6.25，N330 30，500#石蜡油 50，酚醛树脂-1045 l.5，促进剂 CZ, l.l，促进剂TETD 0.5，促进剂TMTD 0.5，硫黄0.5。Create-El和N550是变量，配比为 0/90， l5/75， 30/60， 45/45， 60/30， 75/l5， 90/0。1.3实验设备X（S）K-l60 型开炼机，上海轻工机械技术研究所； HS-l00T 型平板硫化机，深圳佳 鑫电子设备科技有限公司；EKT-2000SP型无转子硫化仪、EKT-2000型门尼粘度仪、TS-2000 型万能拉力实验机，台湾晔中
4、股份有限公司；GT-7011-D型屈挠实验机，台湾GOTECH股 份有限公司；XLY-II型毛细管流变仪，吉林大学科教仪器厂；GT-7012-A型阿克隆磨耗机， 台湾高铁检测仪器有限公司；EKT-2002GF型压缩生热试验机，台湾晔中科技有限公司。 1.4试样制备及性能测试混炼胶用X （S） K-160型开炼机制备，试样在HS-100T型平板硫化机上硫化；硫化胶 各项物理性能及成品性能均按相应的国家标准进行测试。2实验结果与讨论2.1不同配比的 Create-E1/N550 对密封胶条加工性能的影响 作者简介：庄涛，男，硕士。从事高分子材料的制备与改性研究。工作单位：青岛科技大学橡塑材料与工程
5、教育部重点实验室由表2-1可以看出，随着Create-El/N550的配比的增大，大大降低了混炼胶的门尼粘度, 当Create-El全部替代N550时，胶料的门尼粘度分别降低了 20.64。这说明Create-El对胶 料有软化作用，能够改善胶料的模压充模性能。分析原因：Create-El主要成分为片层状的 水合SiO2，在剪切应力下，有利于橡胶大分子链间的相对滑移，且Create-El经过硅烷偶联 剂和钛酸酯偶联剂以及硬脂酸处理，其表面的亲水性降低，和胶料的相容性好，在橡胶中 的分散性好，使胶料粘度下降，并增加熔融流动 l。表2-l不同配比的Create-El/N550对门尼粘度的影响Tab
6、le2-l Effect of different Create-El/N550 ratios on the Mooney viscosity项目Create-E1/N550 用量比0/9015/7530/6045/4560/3075/1590/0ML l00l44l.903l.3229.8828.8727.3623.952l.26为考察在高剪切速率下Create-El/N550不同配比对胶料挤出加工性的影响，在XLY-II 型流变仪上进行了流变实验，温度100C,毛细管长径比10： 1，结果如图2-1。4.5一4.0-a3.5-_ 0/90 亠 15/75 30/60二45/45二60/30
7、 75/1590/03.0 2.5 - 2.0-12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13.0ln t图2-1不同配比的Create-E1/N550粘-切曲线Fig2-1 lnT -Inn curves of different Create-E1/N550 ratios wa从图 2-1可以看出，在相同的测试条件下，胶料的表观粘度都随着剪切应力 的增加而减小，即表现为非牛顿假塑性流体。全部加 Create-E1 的胶料比全部加 N550的起始粘度低，相同剪切应力下，Create-E1/N550配比越大，其表观粘度 越低，说明Create-El对胶料有一定的塑化作用，这与
8、门尼粘度值一致，Create-El 的挤出加工性能好。分析原因可能是炭黑粒子在静止时互相结合成网状结构，阻 止胶料流动，但不牢固，受力很快被破坏，所以炭黑含量高的起始粘度比较高， 而且片层状的水合 SiO2 剪切作用力下流动性好，改善了胶料的挤出加工性能， 偶联剂改性的Create-El，氢键大大减弱，颗粒间团聚趋势小，表面张力比较大, 改善了胶料对无机填料的浸润能力2，降低了胶料的粘度。2.2 不同配比的 Create-E1/N550 对胶料硫化性能的影响表 2-2 不同配比的 Create-E1/N550 对硫化特性的影响 Table2-2 Effect of different Crea
9、te-E1/ N550 ratios on the curing properties项目Create-E1/ N550 用量比0/9015/75 30/60 45/45 60/3075/1590/0ML/kg-cm-10.990.670.520.470.440.290.21MH/kg-cm-111.019.679.109.007.946.845.86MH-ML/kg-cm-l10.029.008.588.537.506.555.65tc10/m:s2:052:062:152:122:212:272:31tc90/m:s9:409:5910:0210:1010:3511:0611:12t/m:
10、s90-107:357:537:477:488:048:228:20从表2-2可以看出，随着Create-El/ N550的比值的增大,MH及MH-ML均呈下降趋势, 说明胶料的交联密度呈下降趋势；且焦烧时间tclO、正硫化时间tc90也呈延长趋势，说明 新型补强剂 Create-El 有防止焦烧,延缓硫化的作用。分析原因认为,补强剂 Create-El 呈 弱酸性,对促进剂有吸附作用,从而延缓胶料硫化。2.3不同配比的Create-E1/N550对硫化胶物理性能的影响表2-4不同配比的Create-E1/N550对物理机械性能的影响Table 2-4 Effect of different
11、Create-El/ N550 ratios on the mechanical properties项目Create-E1/ N550 用量比0/9015/7530/6045/4560/3075/1590/0拉伸强度/MPa7.348.048.358.498.017.316.21断裂伸长率/%558.86563.17694.97728.76829.85939.55991.95100% 定伸 /MPa2.041.831.581.581.441.120.98200% 定伸 /MPa3.823.392.842.802.401.831.54300% 定伸 /MPa5.244.954.133.973.
12、252.452.03断裂永久变形/50505558627580撕裂强度/kNm-133.5332.9136.2534.5233.1226.6725.00邵氏 A 硬度/64636262605554回弹值/30313434363841磨耗体积/cm31.61km-13.192.682.562.21.532.914.55压缩永久变形率/%82.8385.1981.8183.8381.8283.3484.212.3.1 对拉伸性能和撕裂性能的影响由表2-4可以看出，随着Create-E1/N550配比的增大，胶料的拉伸强度和撕裂强度均先增大后减小。当Create-El代替45份N550时拉伸强度最大
13、，为8.49MPa,与未加Create-El时相比提高了 13.5% ，此时撕裂强度提高 3% 。这说明在一定用量范围内，新型补强剂Create-El对胶料具有补强作用。分析原因：补强剂Create-El主要成分为非晶质SiO2,对胶 料有一定补强作用。且补强剂 Create-E1 表面处理剂有两种不同化学官能团，一端可与无机 材料表面的硅醇基团反应生成共价键；另一端可与高聚物基料生成共价键,将两种不相容的 材料偶联起来，另外补强剂Create-El改性剂中的长链脂肪族碳链比较柔软，能和有机基料 弯曲缠绕,增强和基料的结合力,赋予胶料柔韧性及应力转移功能,提高撕裂强度3。2.3.2 对断裂伸长
14、率和断裂永久变形的影响表2-4可以看出，断裂伸长率和断裂永久变形随着Create-E1/N550配比的增大而增大。 分析原因：随着新型补强剂Create-El代替炭黑量的增加，炭黑N550的用量越来越少，胶 料的结合胶减小，胶料的总交联密度降低，所以断裂伸长率和断裂永久变形增大。2.3.4 对定伸应力和硬度的影响表2-4可以看出，随着Create-E1/N550配比的增大，定伸应力和硬度逐渐减小。分析原 因认为：定伸应力反映了硫化胶的总交联密度，随着Create-El代替用量的增加，炭黑用量 减少，胶料的结合胶减少，导致胶料的总交联密度降低，所以定伸应力和硬度均下降，这与 断裂伸长率和断裂永久
15、变形的变化对应起来。再者，Create-El主要成分水合SiO2硬度只有 l,小于N550,外加表面活性剂的软化作用，也导致了胶料的硬度下降。2.3.5 对弹性的影响表 2-4 可以看出，弹性随着 Create-El/N550 配比的增大而增大，说明用新型补强剂 Create-El替代N550利于弹性的提高。分析原因可能是：一般粒径小，补强性能好的填料对 硫化胶的弹性是不利的，相对来说，N550为补强性好的填料，结构性高，容易形成吸留胶， 相当于降低橡胶分子的有效体积份数，而Create-El作为无机填料，对橡胶的弹性影响远不 如炭黑。总的填料一定，用部分Create-El替代N550时会使硫化胶的弹性增大。2.3.6 对磨耗性能的影响表2-4可以看出，随着Cr
