白炭黑/炭黑复合填充NR动态力学性能研究

作     者：任佳帅 

作者单位：青岛科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜爱华

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：白炭黑 炭黑 加工助剂 力学性能 抗湿滑性 

摘      要：沉淀法白炭黑是橡胶工业中的一种重要的补强剂,其补强效果优于除炭黑以外的其他补强剂。自从米其林公司开展绿色轮胎研究以来,白炭黑补强胎面胶的低滚动阻力和高抗湿滑性引起了人们的广泛关注,随着2012年12月份欧洲轮胎标签法的正式实施,国内轮胎行业面临新的机遇和挑战,因此我国对绿色轮胎的研究已经成为迫在眉睫的问题。 本文主要研究了混炼工艺对白炭黑/炭黑复合填充NR混炼胶和硫化胶各项性能的影响以及白炭黑分散助剂对炭黑补强NR和白炭黑/炭黑复合填充NR各项性能的影响,研究结果表明： (1)当炭黑和白炭黑总量一定时,增加白炭黑用量,胶料的焦烧时间和硫化时间增加,体系中的填料网络受到破坏,硫化胶的综合力学性能下降,但是硫化胶的滚动阻力下降,抗湿滑性能提高。 (2)在二段混炼法中升高排胶温度,混炼胶料的焦烧时间缩短,正硫化时间延长,最高转矩和最低转矩都增大,排胶温度对胶料的门尼黏度影响不大;段混炼法中排胶温度对硫化胶的断裂伸长率和冲击回弹性能影响不大,但是硫化胶的耐磨性随排胶温度升高而下降。排胶温度升高以后,硫化胶的滚动阻力下降,抗湿滑提高。 (3)混炼段数对白炭黑／炭黑复合填充NR混炼胶Payne效应影响不大;三段混炼胶具有较低的门尼黏度,较高的最高转矩和最低转矩。三段混炼硫化胶具有较高的300%定伸应力和回弹性。混炼段数增加,胶料的抗湿滑性能增加;混炼段数对胶料滚动阻力影响不大。 在三段混炼法中升高排胶温度,混炼胶的门尼黏度增加,正硫化时间和最高转矩随着排胶温度升高而下降,焦烧时间和最低转矩变化不大;三段混炼法中升高排胶温度,白炭黑／炭黑复合填充NR硫化胶的回弹性能、硬度、拉伸强度、拉断伸长率和300%定伸应力变化不大,NR硫化胶的撕裂强度增大,但耐磨性下降。三段混炼法中排胶温度对白炭黑／炭黑复合NR硫化胶的动态力学性能影响不大。 (4)对于炭黑补强的NR而言,加工助剂可以在对硫化胶力学性能影响不大的前提下降低混炼胶的门尼黏度,改善其加工性能。在炭黑／白炭黑填充的NR中加入加工助剂可以明显改善硫化胶的力学性能,同时混炼胶的门尼黏度下降,加工性能提高,比较而言,分散剂HSK的门尼黏度较低、硫化时间较长、交联密度较高、耐磨性和各项力学性能较好,故效果最优。