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1、第2期王梦蛟聚合物-填料和填料-填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续4)99聚合物-填料和填料-填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续4)王梦蛟(CabotCorporation,BillericaTechnicalCenter)中图分类号:TQ330.38文献标识码:A文章编号:1006-8171(2001)02-0099-06(接上期)等。对于给定的偶联剂,不同基团具有不同的16炭黑表面改性对动态性能的影响反应性。例如,对于TESPT,白炭黑表面所有161白炭黑和炭黑化学改性效率的差异类型的硅醇基与乙氧基的缩合反应
2、性大约相如果白炭黑的性能由于表面改性而超过炭同。然而如果是炭黑,尽管对炭黑表面的硅烷黑,自然又会出现是否可对炭黑进行表面改性化化学特性尚不甚了解,但是因其化学性质差以提高其使用性能的问题。事实上,在提高炭别太大,预计不同官能团不会具有相同的偶联黑在烃类聚合物中的补强性能这个方向上已做反应性。通过氧化炭黑的硅烷偶联反应可以证了大量工作。大多数改性的重点都在新偶联剂实这一看法。TESPT用于硝酸氧化炭黑的效的开发上。其中最有效的化学品是苯并呋喃黄果比用于气相臭氧氧化炭黑大,表示与羧基和嘌呤(BFO)、N,N-双(2-甲基-2-硝丙基)-1,6-二酚基的反应性较高,因为在硝酸处理
3、的炭黑表氨基己烷(Sumifine1162)以及最近出现的对氨面的这种类型的氧化物的浓度比臭氧氧化产品基苯黄酰基叠氮化合物(amine-BSA)。采用硅要高得多。对于其它偶联剂,活性基团为羧基、烷偶联剂,尤其是TESPT加强填料-聚合物相苯基,或者为内酯基。互作用,减弱填料-填料相互作用并改善橡胶补关于官能团的浓度,对于像N220这样的强可能已做了更多的努力。尽管已取得了一定典型的炉法炭黑,如果炭黑的表面氧含量规范的成功,但是似乎炭黑填充橡胶通过偶联剂获为诸如羧基或酚基等活性氧化物,官能团的表-2得的动态性能,尤其是滞后的改进不像白炭黑面浓度大约为:COOH1~2个n
4、m,或-2填充硫化胶那么明显。可考虑有若干原因造成OH2~4个nm。事实上Rivin已报道,了这种差异。仅就偶联反应而言,除了偶联剂在炭黑N220中表面官能团的浓度大约为:-2-2的性质外,这种反应取决于填料表面化学特性,OH3个nm,COOH0.05个nm。即:炭黑中活性官能团的这种浓度比白炭黑要低得化学官能团的类型;多。对橡胶工业用大多数沉淀法白炭黑而言,-2官能团与给定偶联剂的反应活性;其硅醇基的表面浓度为4~7个nm。填料表面官能团的浓度;炭黑与白炭黑偶联改性效果的差异可能还填料表面官能团的分布。与其微观结构有关。白炭黑为非晶体材料,其不
5、像表面均匀覆盖一层硅氧烷和各种硅醇官能团(即离析、原始和连位硅醇基)随机地分基(离析的、原始的和连位的)的白炭黑表面,炭布于填料表面(见图41)。然而炭黑聚集体由黑表面不仅含有氢原子(大部分在芳香环内),准石墨晶体构成,官能团仅位于石墨晶体基层而且还含有一定数量的不同含氧基团,如酚基、的边缘,见图42。这意味着除了官能团的反应羧基、醌基、内酯基、酮基、乳醇基和吡喃酮基性和浓度外,在两种填料表面官能团的分布也100轮胎工业2001年第21卷不同。显然,这将会导致偶联剂接枝表面覆盖虑可用于提高偶联效率和
6、改善偶联接枝覆盖的不一样。硅醇基随机地分布于白炭黑表面可使途径有两条:偶联接枝均匀地分布于表面,导致较好的表面减小石墨晶体的尺寸;覆盖。如果是炭黑,偶联剂接枝仅位于石墨晶提高给定偶联剂活性基团的浓度。体基层的边缘,导致较差的表面覆盖。活性官减小石墨晶体的尺寸会增大石墨晶体基层能团的浓度较高及其在表面的随机分布可能是边缘和缺陷的密度,同时改善官能团的分布。白炭黑偶联反应超过炭黑的关键优势。有若干方法可用来改变表面微观结构以减小晶体基层尺寸,包括:改变反应炉设计和炭黑生产的工艺条件;等离子体处理;炭黑氧化;用硅化合物进行表面处理。(1)炭黑生产工艺参数的改变晶体尺寸
7、随粒子(或聚集体)增大而增大。炭黑在反应炉内形成过程中通过适当的反应炉图41白炭黑的表面化学特性设计和调整工艺参数可减小晶体尺寸。这已考虑为提高表面活性的有效途径,尽管存在下述事实:a)由于胶料易加工性的要求,对轮胎级炭黑有限制;b)非晶体或无序碳原子部分有随表面积增大而扩大的趋势。对于后者,在橡胶补强中细粒子炭黑无序部分高含量所起的作用尚不清楚。如果粒子很细,在填料表面可能有高密度晶格缺陷,因为晶体尺寸随粒子减小而减小。在后续急冷加工工序后,在表面形成更多图42炭黑的表面化学特性的含氧基团。然而,这会导致非常
