橡膠用納米填料白炭黑的研究.pdf

1、隨著環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，兼具高效、節(jié)能、環(huán)保特性，可以有效降低汽車油耗，減少石化燃料燃燒對(duì)環(huán)境造成危害的“綠色輪胎”成為研究熱點(diǎn)。而“綠色輪胎”的技術(shù)難點(diǎn)在于被稱為“魔三角”的滾動(dòng)阻力、耐磨性能和抗?jié)窕阅茈y以平衡，無機(jī)填料白炭黑的加入，可以有效平衡“魔三角”，這也是其技術(shù)核心。然而目前白炭黑產(chǎn)品還存在粒徑較大以及表面硅羥基較多所導(dǎo)致的疏水性差，難以在橡膠中分散等問題。因此，減小白炭黑產(chǎn)品粒徑，提高其疏水性能尤為關(guān)鍵。本文通過改進(jìn)制備工藝

2、，制備出粒徑較小的白炭黑產(chǎn)品，并通過接枝有機(jī)物，提高其疏水性能，此外，還探究了各改性劑對(duì)橡膠性能的影響，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)本文選取價(jià)格低廉的水玻璃為硅源，以磷酸二氫銨(NN4H2PO4)為潛在酸試劑、聚乙二醇6000(PEG6000)為表面活性劑，水熱制備白炭黑產(chǎn)品。其中NN4H2PO4溶液呈弱酸性，在密閉水熱環(huán)境下酸性增強(qiáng)，加速反應(yīng)，而PEG6000則可吸附在白炭黑表面，抑制粒徑長(zhǎng)大。通過對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試，

3、系統(tǒng)的探究了溫度、硅源濃度、PEG6000比例以及磷酸二氫銨加入量(pH)等條件對(duì)于白炭黑結(jié)構(gòu)和形貌的影響，逐級(jí)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)白炭黑的可控制備，得到粒徑較?。ㄒ淮瘟?12nm，二次粒徑:66nm），比表面積較大（141.132m2/g），吸油值較高(2.2mL/g)的白炭黑產(chǎn)品。
　　(2)為了進(jìn)一步提高白炭黑的產(chǎn)率，本文以十二烷基苯磺酸鈉(LAS)為表面活性劑、水玻璃為硅源、檸檬酸為酸試劑，在冰浴的條件下制備出納米級(jí)白炭黑產(chǎn)品。

4、其中LAS與白炭黑進(jìn)行吸附可有效抑制產(chǎn)品粒徑長(zhǎng)大，且苯環(huán)和長(zhǎng)烷基鏈的存在加大了白炭黑產(chǎn)品的疏水性能。論文系統(tǒng)的探究了溫度、硅源濃度、LAS比例等條件對(duì)于白炭黑結(jié)構(gòu)和形貌的影響，并逐級(jí)優(yōu)化條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)白炭黑的可控制備，得到粒徑較?。ㄒ淮瘟?15nm，二次粒徑:215nm），比表面積較大（144.646m2/g），吸油值較高（2.2mL/g）的白炭黑產(chǎn)品。
　　(3)為了進(jìn)一步提高白炭黑與橡膠的相溶性，本文通過正交實(shí)驗(yàn)法以十八醇、油

5、醇、乙烯基三乙氧基硅烷為改性劑，自制白炭黑為硅源，對(duì)白炭黑進(jìn)行疏水改性。其中，十八醇和油醇均為長(zhǎng)烷基鏈改性劑，價(jià)格低廉，而油醇本身含有雙鍵，可以加強(qiáng)硫化效果。逐級(jí)優(yōu)化條件，制備得到粒徑較?。?0nm以下），比表面積較大（140m2/g以上），親油化值達(dá)到20％左右的改性白炭黑產(chǎn)品。將改性白炭黑擴(kuò)大制備，與溶聚丁苯橡膠(SSBR)混煉，測(cè)試其橡膠性能，探究各改性劑對(duì)橡膠性能的影響關(guān)系，并與商業(yè)白炭黑進(jìn)行比較，結(jié)果表明:改性后產(chǎn)品混煉膠正硫