白炭黑常用活性剂对橡胶制品作用
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白炭黑(沉淀法)是应用于橡胶工业的白色补强填料沉淀水合二氧化硅的俗称,白炭黑粒子表面有大量的硅醇基,存在与橡胶大分子化学结合的可能性,是白炭黑能成为橡胶无机补强剂的基本条件。白炭黑表面有很强的化学吸附活性,与白炭黑表面羟基有关,它可以和水以氢键形式结合,形成多分子吸附层,除此之外,它还可以与很多有机小分子物质发生吸附作用,为了获得最佳橡胶物理性能,通常我们会在配方中添加醇类、胺类活性剂。
一、白炭黑表面的硅醇基≡Si-OH的负面影响
1、白炭黑存放中吸收空气中水分,而使自身结构稳定,即吸潮性
2、白炭黑胶料混炼时极易形成氢键而自聚结团,导致门尼粘度高,混炼加工困难
3、白炭黑的亲水性与疏水性橡胶大分子相互排斥,影响着白炭黑在橡胶中的分散
4、活泼的氢离子极易吸附氧化锌、促进剂等胺类材料,导致延迟硫化,胶料性能下降
二、白炭黑活性剂及作用机理
1、醇和醇胺类的活性剂
醇和醇胺这类助剂—如聚乙二醇(PEG)、三乙醇胺等在橡胶混炼时先被白炭黑吸附,降低白炭黑吸附力,保护胺类促进剂、防老剂以及氧化锌等不被白炭黑所吸附,使胶料的硫化性能不受干扰。
2、锌盐类的分散剂
白炭黑表面硅醇基(≡Si-OH)极易与脂肪酸锌发生阳离子置换反应,生成≡Si-OZnR等。硅醇基上氢离子被置换,消弱了白炭黑表面的极性,减少表面解团自聚,降低胶料门尼粘度,有利白炭黑分散但未改善物性。
3、硅烷类的偶联剂
硅烷型偶联剂实际是一种具有亲水基和亲油基的表面活性剂,亲水基部分与硅醇基的活性氢离子发生置换,而亲油基部分被橡胶基体所接纳,形成白炭黑--硅烷--橡胶基体的化学键,偶联剂改善胶料物性,与炭黑比存在混炼工艺困难、模量低、耐磨性差等。