Page 73 - 《橡塑技术与装备》2017年21期（11月上半月）橡胶版

理论与研究 吕工兵·木质素改性丁基橡胶结构与性能研究

1.3.2 湿法浸泡木质素的制备 2 nm 的碎片溶出 [3~4] ，但在提取和干燥过程中，由于
用烧杯分别称取木质素的量为 10、20、30、40 g 木质素分子间固有的强烈氢键的作用及一些杂质的存
之后，分别加入 10、 20、 30、 40 g 的水，分别做好标记。 在，会使其重新附聚成较大的颗粒，严重影响其在橡
这样是利用木质素粒子和水之间的氢键作用削弱木质 胶中的分散水平 [5] 。
素粒子自身的氢键作用，阻止混炼过程中木质素粒子
黏结，从而达到良好的分散效果 [2] 。用聚乙烯薄膜密
封静止 24 h，待用。
1.3.3 木质素与丁基橡胶的混炼
（1）对丁基橡胶进行填充改性木质素的实验。按
照配方称量配料。以生胶 100 g 为基准，按配方在天
平上称量各种助剂质量，依次放入配料盘中。
（2）初步混炼，开动开放式炼胶机（滚筒温度
30~40℃），滚筒滚动 3 min 之后加入丁基橡胶，等丁
基橡胶充分炼开之后加入配合剂 1 ： ZnO 2.5 g，促进
剂 DM 0.75 g，硬脂酸 SA 0.5 g，促进剂 ZDC 0.25 g，
防老剂 RD 1.0 g，混炼 5 min。
图 1 改性木质素的粒径分布图
（3）加入木质素混炼，根据不同类型的、不同份
2.2 湿法浸泡木质素份量对 IIR 性能的影响
量的木质素分别加入（2）中混炼好的丁基橡胶中，继
表 2 表示不同份量湿法浸泡的木质素对 IIR 力学
续混炼，直到丁基橡胶和木质素充分分散。
性能的影响。
（4）混炼胶的薄通，将（4）中混炼好的丁基橡
表 2 不同份量湿法浸泡木质素对 IIR 性能的影响
胶放在温度为 130℃的滚筒内薄通 6 次。
木质素份量 20 40 60 80
（5）加入硫磺，薄通后的丁基橡胶加入配合剂 2 ： 邵尔 A 硬度 / 度 52.3 53.5 57.2 57.7
100% 定伸应力 /MPa 1.4 1.5 1.6 1.7
促进剂 TMTD 0.5 g，硫磺 0.6 g，充分混合，出片。
300% 定伸应力 /MPa - - 2.4 2.8
（6）硫化工艺，将出片好木质素丁基橡胶放入模 拉伸强度 /MPa 1.8 2.3 2.4 2.3
具中，设定平板硫化机温度为 160℃，硫化时间为 10 断裂伸长率 /% 174 195 217 371
-1
撕裂强度 /（kN . m ） 9 16 18 19
min。
永久变形 /% 1.3 3.2 6.0 8.0
（7）制作标准样条，将硫化后的橡胶片在冲压机
通过观察表 2 不同份量湿法浸泡木质素对 IIR 性
械和剪切模具中制作标准的样条，准备性能测试阶段。
能的影响的测试结果，发现随着湿法浸泡木质素的份
1.4 基本配方
量的增加，填充得到的丁基橡胶的硬度、100% 定伸
基本配方见表 1。
应力、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、永久变形
表 1 IIR 橡胶实验配方
IIR 100 硫磺 1.2 率都会增加。
氧化锌 5.0 促进剂 ZDC 0.5 针对性能方面出现的这种情况，分析是由木质素
硬脂酸 1.0 促进剂 TMTD 1.0
防老剂 RD 2.0 促进剂 DM 1.5 结构影响以及浸泡后的木质素含有的水份引起的。因
改性木质素为变量，分别为 ：20/40/60/80 为木质素是一种以苯丙烷单体为骨架，具有网状结构
硫化条件 ：160℃ ×10 min
的高分子聚合物，分子侧链上含有甲氧基、酚羟基、

2 结果与讨论 醛基、羧基等多种基团，易与无机填料和橡胶发生化
学反应，这样使木质素分子或木质素分子间羟甲基在
2.1 改性木质素粒径
硫化时进一步缩合，形成木质素树脂网络，网络中活
改性木质素的粒径分布如图 1 所示。从累积分布
线可以看出改性木质素的粒径主要分布在 10~40 μm 性基团与橡胶反应，使木质素树脂网络与橡胶网络形
之 间，D50 为 17 μm（50% 改性木质素的粒径在 17 成整体，构成双重网络结构。湿法工艺中含有水分，
利用木质素粒子和水之间的氢键作用削弱木质素粒子
μm 以下）。木质素在制浆过程中是以宽度不同，厚约

年
2017 第 43 卷 ·17·