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补强剂Si69对胶料性能的影响

作者:admin  来源:本站  发表时间:2011-7-13 12:13:40  点击:1771
  众所周知,大量填充硅酸或硅酸盐类胶料的硫化速度大为降低。对此,必须在胶料中填加二甘醇或三乙醇胺等活化剂,而且应填加硅烷偶联剂,以增加白炭黑、陶土等填料与橡胶界面层的作用。但活化剂、偶联剂在胶料中的作用单一。而且Si69、Si230等多硫化有机硅烷类化合物则具多功能性。既是补强剂,又是偶联剂,甚至还有软化剂作用。
  我厂生产的白色、棕色胶辊,因胶料填充大量白炭黑(90份以上)后,虽用活化剂、偶联剂,但胶料的硫化速度、工艺性能和力学性能均不理想。特别是填充量大时,混炼时硬度高、易碎、生热大、设备负荷大,混炼胶的门尼粘度高、自粘性差、成型工艺困难。为此,我们进行了新型补强剂Si69胶料性能的研究试验。试验证明,胶辊胶料填加Si69后,门尼粘度下降50%;在胶辊硬度不变情况下胶料的力学性能大大提高;胶料混炼工艺、成型工艺也大为改善。试验证明,补强剂Si69不仅有活化剂、硅烷偶联剂的作用,还具有交联剂、软化剂和补强剂的作用。
  1.补强剂Si69的物化性能
  Si69是一种淡黄色微有乙醇气味无毒的液体。化学名称为:四硫化双三乙氧基丙基硅烷。分子式为:(H5C2O)3-Si-(CH2)3-S-S-S-S-(CH2)3-Si-(OC2H5)3。分子量:537.4。沸点(1030毫巴):250℃以上分解。凝固点:-80℃,闪点:218℃。密度(20℃):1.074。粘度(20℃):11.4厘泊。ph值:7~8。溶于乙醇、酮类、苯、乙腈、二甲替甲酰胺、二甲亚砜、氯化烃和水。总硫量最小为22%,硫、多硫化合物最小为9.5%。
  2.补强剂Si69对胶料性能的影响
  为比较性能,进行了Si69的空白和变量试验。配方为:烟片胶30,2003丁苯胶70,硬脂酸3,氧化锌5,防老剂MSI,松香3,白矿油4,钛白15,立德粉10,白炭黑(VN3)80,促进剂CH1.5,促进剂DM1.0,二甘醇4,石蜡3,Si69变量。变量情况及性能如表1。
  表1Si69用量对胶料性能的影响
  用量,份
  性能01234
  门尼焦烧太硬-12′20″-6′45″
  初始粘度太硬-140-91
  最低粘度太硬-74-68
  硬度(邵尔A),度9494929492
  扯断伸长度,%560388228207236
  扯断强度,公斤/厘米2108148142139146
  永久变形,%7630.711.31412
  磨耗,厘米3/1.61公里0.240.200.130.180.12
  用3份KH550偶联剂胶料的综合性能比用2份的好,但t10短。偶联剂的添加工艺对胶料性能有影响,对硫黄、低硫、高效硫化体系胶料,在填料全部加完后加入效果较好,对DCP体系则宜在填料加入前加入。
  试验表明,与空白试验对比,填加Si69胶料的扯断强度大大提高,扯断永久变形、磨耗量则明显降低,其中扯断永久变形降低更为突出。由伸长率、永久变形的降低可见,含有Si69胶料的交联密度高,是Si69交联作用的体现。含补强剂Si69胶料门尼粘度明显降低和胶料自粘性的改善,对解决因大量填充白炭黑胶料混炼困难、负荷大、成型困难等问题有很大意义。用4份Si69胶料的门尼焦烧时间比使用2份的快一倍,说明Si69有加速硫化的作用。Si69用量对胶料性能的影响很大,一般可按Si69:促进剂:硫黄的克分子量比为:1:1:1计算。在白色90度橡胶辊胶料(白炭黑用量80份以上)中,Si69用量在3~4份时混炼胶、硫化胶性能都较满意。
  3.加料顺序对Si69在胶料内作用的影响。
  Si69是一种高活性的橡胶补强剂,混炼过程中,Si69的乙氧基与白炭黑表面的硅烷醇基产生化学反应;带有羟基或伯、仲、叔氨基的橡胶配合剂易与Si69的乙氧基发生反应,从而有干扰作用,因此,这类橡胶配合剂应在白炭黑、Si69完全混合均匀后加入。氧化锌、硬脂酸应先加。各种促进剂可与Si69的多硫基反应,应在Si69和白炭黑完全分散均匀后的最后阶段加入。因此,不同加料顺序对Si69在胶料中发挥作用是不同的(表2)。
  表2加料顺序对含Si69胶料性能的影响
  性能
  加料方法硬度
  (邵尔A)扯断强度
  公斤/厘米2扯断伸长率%永久变形
  %磨耗量
  厘米3/1.61公里
  A9214222811.30.13
  B93135316310.21
  A法:橡胶、松香→白炭黑、氧化锌、硬脂酸、Si69、软化剂→防老剂、石蜡、钛白、立德粉、二甘醇→促进剂→硫黄
  B法:橡胶、松香→白炭黑、氧化锌、硬脂酸、软化剂→立德粉、防老剂、促进剂、钛白、二甘醇、Si69→硫黄
  表2表明,A法比B法的效果好。A法是Si69、白炭黑、硬脂酸、氧化锌一起先加,均匀分散后能保证Si69与白炭黑充分接触;而B法因Si69最后加入,干扰性大,性能就差。因此,使用Si69时,必须注意加料顺序,以保证充分发挥Si69作用。
  在有催化酸或杂质存在下,Si69能形成聚硅氧烷,因此,在貯运、使用过程中,必须保持清洁,并使用专用加工用具,以保证Si69的效能。

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