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更新时间:2024-08-07 点击:100
对于橡胶制品,是生活中大家常见的物品,小到儿童玩具,大的汽车轮胎。其实从橡胶原料到我们能使用的成品,中间经过了非常复杂的化学和物理过程。
橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶主要成分为顺式-1,4-聚异戊二烯。合成橡胶是合成的高弹性聚合物,如顺丁、丁苯、氯丁、丁腈,有机硅等。为改善橡胶材料的特性,并降低橡胶制品的生产成本,其有效途径是进行填充和改性。但由于无机填料与有机聚合物在化学结构和物理形态上存在着显著差异,为增加无机物与有机聚合物之间的亲和性,一般用硅烷偶联剂来解决这个问题。
那么硅烷在橡胶制品中是如何发挥作用的呢?
硅烷分子中含有两种不同性质的基团,一种与填料(炭黑、白炭黑和其他填充剂)的表面起作用,另一种基团能与橡胶分子起作用。因而能在填料与橡胶的界面上起“分子桥”的作用,提高填料与橡胶之间的相容性,增加填料与橡胶界面之间的相互作用,把填料和橡胶更紧密地结合起来。
在橡胶混炼时加入硅烷偶联剂不仅能降低胶料的门尼粘度、生热和滚动阻力,改善胶料的加工性能,提高硫化胶的耐磨性,还可以改善其耐热性、耐水性和耐候性等,硅烷偶联剂已成为橡胶填充改性不可缺少的一种助剂[4]。大量科学研究发现,填料在橡胶基质中的分散性直接影响填充橡胶的性能,而硅烷偶联剂恰好具有助分散作用。
填充料白炭黑:硅烷与白炭黑表面的羟基发生反应,使白炭黑由亲水性变为疏水性,从而增大其与橡胶的相容性。如果是双官能团硅烷偶联剂,它还可与橡胶发生反应,增大白炭黑与橡胶的结合力,使白炭黑分散得更加均匀,减少白炭黑的附聚现象,从而得到良好的分散。
填充料炭黑:硅烷偶联剂可与炭黑表面含氧基团形成化学连接,同时部分偶联剂物理扩散进入炭黑表面空隙活性点中,形成物理吸,从而使改性后的炭黑更容易在橡胶中分散,提高了橡胶和炭黑的界面作用。
其他填充料:通过扫描电镜观察发现,其他填料如煤矸石、粉煤灰、竹纤维、蒙脱土、高岭土等,经过硅烷偶联剂处理在橡胶基体中也都有良好的分散性。