Page 72 - 《橡塑技术与装备》2020年23期（12月上半月橡胶）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

2.2.2 小配合试验胶料性能分析 而纳米氧化锌所具有的小尺寸效应、界面效应和隧道
由表 4 上半部分数据可以看出，添加纳米氧化锌 效应 [2] 可使其活化效率显著提高 , 从而对硫化胶的物
生产的胎侧胶料 T 5 和 T 90 滞后相对要大。一般来讲 , 理性能产生较大影响。
氧化锌对硫化体系的活化作用主要取决于其比表面积。

表 4 小配合试验胎侧胶料性能数据
项目 标准 间接法氧化锌 均值 纳米氧化锌 均值 提升 /%
门尼黏度 [M L (1+4)100 ℃ ] 48±6 42 42 43 42.3 47 46 45 46.0
门尼焦烧时间 t 5 (130 ℃)/min 35±6 39.2 39 38.5 38.9 39.5 39.8 40 39.8 2.2
流变仪数据 （150 ℃ ×40 min）
.
M L /dN m 2.0±0.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.7 1.7 1.7 1.7 13.3
.
M H /dN m 13.5±1.5 12.9 13.1 13.1 13.0 13.7 13.7 13.6 13.7 4.86
t 10 /min 9.0±1.0 9.1 9.3 9.3 9.2 9.9 9.8 9.7 9.8
T 50 /min 10.5±1.0 10.9 11 10.8 10.9 11.5 11.6 11.3 11.5 5.20
T 90 /min 14.0±2.0 14.4 14.4 14.5 14.4 15.2 15 15.2 15.1 4.85
硫化胶性能 150 ℃ ×30 min
邵尔 A 型硬度 / 度 54±3 52 51 51 51.3 53 53 53 53 3.2
50% 定伸应力 /MPa 1.1±0.5 1 1 1 1.00 1.17 1.2 1.18 1.18 18.3
100% 定伸应力 /MPa 1.8±1.0 1.68 1.6 1.7 1.66 1.99 2.01 1.95 1.98 19.5
200% 定伸应力 /MPa 4.06 4.2 4.1 4.12 4.92 4.9 4.94 4.92 19.4
300% 定伸应力 /MPa 8.0±1.5 7.41 7.4 7.5 7.44 8.45 8.4 8.47 8.44 13.5
拉伸强度 /MPa ≥ 17 15.66 15.6 15.1 15.45 16.74 16.77 16.55 16.69 8.0
断裂伸长率 /% 580±60 533 525 535 531 527 530 527 528
永久变形 /% 10±4 8 8 8 8 8 8 8 8
.
撕裂强度 /kN m -1 ≥ 35 33 33 34 33.3 34 34 35 34.3 3.0
回弹 /% 62±8 65 67 67 66 68 69 68 68 3.0
.
密度 /g cm -3 1.14±0.02 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
炭黑分散等级（X） ≥ 4 7 7 7 7 8 8 8 8 14.3
屈挠龟裂 >14.4 万次 25.87 25.47 23.58 25.0 26.8 26.96 26.68 26.8 7.2
老化后 100×48 h
邵尔 A 型硬度 / 度 54±3 54 / / 54 / 55 / 55 1.9
50% 定伸应力 /MPa 1.1±0.5 1.29 / / 1.29 / 1.47 / 1.47 14.0
100% 定伸应力 /MPa 1.8±1.0 2.38 / / 2.38 / 2.73 / 2.73 14.7
200% 定伸应力 /MPa 6.15 / / 6.15 / 6.67 / 6.67 8.5
300% 定伸应力 /MPa 8.0±1.5 10.15 / / 10.15 / 10.61 / 10.61 4.5
拉伸强度 /MPa ≥ 16 12.33 / / 12.33 / 12.71 / 12.71 3.1
断裂伸长率 /% 580±60 356 / / 356 / 356 / 356
永久变形 /% 10±4 6 / / 6 / 5 / 5 -16.7
老化系数 0.53 / / 0.53 / 0.52 / 0.52

与间接法氧化锌相比 , 由于纳米氧化锌的粒径小、 子的亲合能力提高 , 吸附促进剂特别是次磺酰胺类促
比表面积大 , 对次磺酰胺类促进剂的吸附作用大 , 因此 进剂的能力逐渐增强 , 在胶料中形成的锌盐络合物的
对胶料的焦烧硫化起步延迟 , 提高了胶料的加工安全 含量增大 , 使交联键中多硫键减少 , 单硫键和双硫键增
性。胶料的硫化速度取决于活动性较大或局部自由度 多 , 交联键的结构形式发生了变化 , 交联密度增大，因
较大的大分子链，纳米氧化锌的加入迟滞了橡胶大分 为纳米氧化锌比表面积的相对较大，硫化胶达到一定
子链的运动性，降低了大分子链与硫化体系的反应能 变形所消耗的能量提高 , 反之 , 消耗同样能量硫化胶所
力，表现为 T 90 延长。因此添加纳米氧化锌的胎侧胶 产生的变形减小 , 因此硫化胶的定伸应力提高。同时
料体系，胶料检测 T 5 和 T 90 均有所延长，实验数据与 伴随着其表面积的增大，炭黑分散等级也有提升。胶
理论相符。 料整体性能提升，胎侧的屈挠龟裂数据提升。
从表 4 下半部分的数据可以看出，纳米氧化锌硫 2.3 批量试验
化胶的物理性能与其比表面积之间存在着很强的相关 2.3.1 批量胶料性能对比
性 , 尤其是硫化胶的定伸应力、拉伸强度、断裂伸长 从表 5 的数据可以看出 , 批量试验的数据结论与
率等性能均比间接法氧化锌胶料显著提高。硬度也略 小配合基本以一致，纳米氧化锌硫化胶的物理性能整
有提升，说明纳米氧化锌随着比表面积的增大 , 对电 体优于间接法氧化锌胶料，硬度、门尼、焦烧 T 5 、流

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