柴克鵬，沈惠玲

（1.天津科技大學(xué)材料科學(xué)與化工學(xué)院，天津 300222；2.銀川佳通輪胎有限公司，寧夏 銀川 750011）

炭黑是目前橡膠工業(yè)中用量最大的補(bǔ)強(qiáng)劑。炭黑粒徑越小，它與橡膠分子的接觸面越大，補(bǔ)強(qiáng)作用也越大。小粒徑炭黑能在橡膠中形成均勻、致密的橡膠-炭黑網(wǎng)絡(luò)，賦予硫化膠較高的強(qiáng)伸性能和耐磨性能，但其混煉時(shí)難于分散，膠料生熱也大；大粒徑炭黑在橡膠中易分散，但形成的炭黑-橡膠網(wǎng)絡(luò)稀疏，加之粒徑分布較寬而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不均勻，致使硫化膠的物理性能較低。添加的炭黑粒徑不同，硫化膠的耐熱老化性能差異也較大。本工作主要研究炭黑品種對(duì)橡膠耐熱老化性能的影響，并將不同種品種炭黑并用以改善硫化膠的耐熱老化性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），牌號(hào)SIR20，印度尼西亞產(chǎn)品；丁苯橡膠（SBR），牌號(hào)1500E，中國石油蘭州石化公司產(chǎn)品；氧化鋅，山東?；痃婁\業(yè)有限公司產(chǎn)品；硬脂酸，張家港泰柯棕化有限公司產(chǎn)品；炭黑N220，N330，N375和N660，韓城黑貓?zhí)亢谟邢挢?zé)任公司產(chǎn)品；炭黑N326，龍星化工股份有限公司產(chǎn)品；炭黑N234和N550，卡博特化工（天津）有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)配方

（1）炭黑單用試驗(yàn)配方：NR，100；炭黑（變品種），40；氧化鋅，5；硬脂酸，3；芳烴油，3；促進(jìn)劑DM，1.1；硫黃，3。

（2）炭黑并用試驗(yàn)配方見表1。

表1 炭黑并用試驗(yàn)配方 份

1.3 主要設(shè)備與儀器

1.45 L密煉機(jī)，德國克虜伯公司產(chǎn)品；XK-160型開煉機(jī)，廣東湛江橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；GK270型密煉機(jī)，益陽橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；T-10型電子拉力機(jī)和2000型無轉(zhuǎn)子硫化儀，美國孟山都公司產(chǎn)品；M200型門尼粘度儀，北京友深電子儀器有限公司產(chǎn)品。

1.4 混煉工藝

1.5 性能測(cè)試

膠料性能按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 炭黑單用

炭黑單用的小配合試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2可以看出：在結(jié)構(gòu)相同的條件下，隨著炭黑粒徑增大，膠料的門尼粘度減小，強(qiáng)伸性能降低，但炭黑N375和N234屬于高結(jié)構(gòu)炭黑，炭黑N375膠料的門尼粘度最高，炭黑N234膠料的門尼粘度略高于炭黑N220膠料，低結(jié)構(gòu)炭黑N326膠料的門尼粘度低于炭黑N550膠料；炭黑N660膠料老化后拉伸強(qiáng)度下降率和拉斷伸長(zhǎng)率下降率最小，耐熱老化性能最好，炭黑N550膠料的耐熱老化性能僅次于炭黑N660膠料；低結(jié)構(gòu)炭黑N326膠料的耐熱老化性能較差，炭黑N234膠料的耐熱老化性能略好于炭黑N326膠料。

表2 不同品種炭黑膠料的性能對(duì)比

綜上所述，在炭黑結(jié)構(gòu)相同的條件下，隨著炭黑粒徑增大，膠料的門尼粘度減小，強(qiáng)伸性能下降，老化后拉伸強(qiáng)度下降率及拉斷伸長(zhǎng)下降率呈減小趨勢(shì)，耐熱老化性能有所提高。

2.2 炭黑并用

2.2.1 小配合試驗(yàn)

根據(jù)炭黑單用時(shí)膠料強(qiáng)伸性能和耐熱老化性能變化情況，進(jìn)行炭黑并用配合試驗(yàn)。炭黑并用的小配合試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 炭黑并用的小配合試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出：2#~5#配方膠料老化后拉伸強(qiáng)度下降率和拉斷伸長(zhǎng)率下降率總體比1#配方膠料小，說明炭黑N330/N660并用的膠料耐熱老化性能優(yōu)于單用炭黑N330的膠料；3#配方膠料的拉伸強(qiáng)度大于4#和5#配方膠料，壓縮生熱略高于4#和5#配方膠料，低于2#配方膠料。3#配方膠料的綜合性能較好，選取1#和3#配方進(jìn)行大配合試驗(yàn)。

2.2.2 大配合試驗(yàn)

1#和3#配方的大配合試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可以看出：與1#配方膠料相比，3#配方膠料的拉伸強(qiáng)度略低，壓縮生熱略高，但老化后拉伸強(qiáng)度下降率及拉斷伸長(zhǎng)下降率較小，與小配合試驗(yàn)中炭黑N330/N660并用膠料耐熱老化性能比單用炭黑N330膠料好的結(jié)論一致，證實(shí)了通過并用耐熱老化性能好的炭黑可以改善膠料的耐熱老化性能。

表4 大配合試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

（1）在炭黑結(jié)構(gòu)相同時(shí)，隨著炭黑粒徑增大，膠料的門尼粘度減小，強(qiáng)伸性能降低，老化后拉伸強(qiáng)度下降率及拉斷伸長(zhǎng)下降率呈減小趨勢(shì)，耐熱老化性能有所改善。

（2）通過并用耐熱老化性能好的炭黑可以改善膠料的耐熱老化性能。