Page 103 - 《橡塑技术与装备》2023年1期

材料与配方 张小萍 等·改性凹凸棒土补强力车胎胶料的制备及性能研究

改性凹凸棒土补强力车胎胶料的制备

及性能研究

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张小萍 ，韦帮风 ，杨慧 ，王忠光 1
(1. 徐州工业职业技术学院，江苏省橡胶循环利用工程技术研发中心 , 江苏 徐州 221140;
2. 徐州徐轮橡胶有限公司，江苏 徐州 221011)

摘要： 采用机械共混法制备了半湿法改性纳米凹凸棒土 (AT) 补强力车胎胶料，研究了改性 AT 填充份数对力车胎胶料门尼黏度、
硫化特性及力学性能的影响，并用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察了改性 AT 及其补强的力车胎胶料的微观结构。结果表明，
改性后的 AT 是由直径 10~25 nm，长度 100~2 000 nm 的纳米单晶聚集而成，单晶间的作用力较微弱，能在机械剪切力的作用下
分离并均匀分散在力车胎胶料中，形成界面金金 2 结合效果良好的纳米复合材料。半湿法改性后的 AT 相对于沉淀法白炭黑，能
降低力车胎胶料的门尼黏度，缩短硫化时间，改善力车胎胶料的加工工艺性能。随改性 AT 用量的增加，力车胎胶料的拉伸强度、
300% 定伸应力和撕裂强度先增大后略有下降 ；当改性 AT 添加量为 60 份时，力车胎胶料的综合性能最佳，其各项力学性能值均
达到并超过国家标准的要求。
关键词 ： 半湿法改性 ；凹凸棒土 ；力车胎 ；工艺性能 ；力学性能 ；纳米复合材料
中图分类号 ： TQ330.61 文章编号 ： 1009-797X(2023)01-0049-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.01.008

凹凸棒土（Attapulgite，简称 AT)，是一种层链 上研究仅限于实验室的基础性研究，并未考虑其实际
状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，其化学分子式 生产的工艺可操作性及在橡胶制品中的应用效果。
为 Mg 5 Si 8 O 2 0(OH) 2 (OH 2 ) 4 ·4H 2 O，主要成分为二氧化 本工作采用校企合作开发的已实现工业化的半湿
硅，最小结构单元是一种直径在纳米级的棒状晶体， 法工艺，对 AT 进行提纯、棒晶解离和改性 [9] ，并将
长径比大，比表面积高 [1~2] 。从其结构尺寸上分析， 不同份数的半湿法改性 AT 应用于力车胎中，研究改
AT 可在纳米增强和微米填充两个水平上与橡胶类材料 性 AT 对力车胎胶料加工工艺性能和物理机械性能的
复合，复合材料能有效利用 AT 的微纳米尺寸结构效 影响，并与沉淀法白炭黑补强的力车胎胶料性能作对
应、刚性、热稳定性和橡胶材料的高弹性、可加工性 比，以开发半湿法改性 AT 这种新型纳米硅酸盐填料
和多功能性，进而赋予复合材料优异的性能。此外， 在橡胶制品中的应用。
相对于炭黑、白炭黑这些传统填料，AT 储量丰富，价
格低廉，因而有很好的市场发展前景 [3~4] 。但由于 AT 1 试验部分
的比表面积大、表面活性高、表面含有硅羟基等，因 1.1 原材料
而易聚集 ；当用作橡胶类材料的补强剂时，很难以纳 天然橡胶（NR，3# 标胶），海南天然橡胶产业集
米级的最小结构单元分散在橡胶基体中 [2] 。因此，当 团股份有限公司 ；丁苯橡胶（SBR1502），山东齐鲁
将 AT 作为橡胶填料使用时，通常需要对 AT 进行表面 石化；沉淀法白炭黑（WCB），山东海化股份有限公司；
改性，以改善其在橡胶基体中的分散和界面结合效果。 半湿法改性 AT，徐州工业职业技术学院与江苏玖川纳
目前 AT 的改性主要包括酸化改性、有机改性和 米材料科技有限公司合作开发研制，具体制备工艺见
碱改性 [5] ，其中有机改性中的偶联剂改性，是基于橡
胶基材料的较为常用和有效的一种改性方法。目前， 作者简介 ：张小萍（1984-），女，硕士，讲师，主要从事
国内外已有一些学者 [6~8] 将 AT 或改性 AT 用在橡胶材 功能型纳米复合材料的制备及性能研究，已发表论文 20 余篇，
授权发明专利 10 余项，获省部级奖励 4 项。
料中，证明了其在橡胶类材料中应用的可行性。但以 收稿日期 ：2022-09-05

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