Page 50 - 《橡塑技术与装备》2023年9期
P. 50
橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
交联密度和剪切模量等性能均发生变化。力学性能提 无机填料的反应活性，因此填料在橡胶基体中的分散
升较为明显 [10~17] 。 性及其与橡胶基体的相容性得到改善，进而实现增强
在防老化、补强领域，二氧化钛纳米颗粒具有良 抗湿滑性能、滚动阻力和动态机械性能等作用 [6~8] 。
好的适用性，它具有较好的紫外线掩蔽作用，通常在
橡胶行业中作为着色剂使用，在白色和彩色橡胶制品 2 不同材料体系偶联剂使用方法横向对
中加入二氧化钛纳米颗粒，橡胶制品伸展率大、耐酸 比
碱和日晒、不易开裂和变色 [18] 。 研究表明，通过使用偶联剂对无机填料表面改性
近几年，石墨烯以其优异的性能成为了橡胶生产 可以提高橡胶复合材料界面的相容性，进而提升轮胎
领域的研究热点，但由于其合成成本高且难以量产， 橡胶材料的力学性能。但是仔细查阅参考文献，研究
所以通常将其与其它廉价填料复配使用，同时作为填 人员往往将关注点放在无机填料复配方法、新型偶联
料添加到橡胶中。使用天然橡胶作为基体，对二氧化 剂的研发上，对于偶联剂如何加入无机填料在文献中
硅和氧化石墨烯进行改性制备复配填料，有效提高填 往往一语带过，对于改性过程中使用的设备结构也很
料在橡胶基体中的分散性并增强了填料与基体的界面 少详述。但是，实际大规模生产中，遇到的常见问题
相互作用，可改善橡胶复合材料的动态力学性能，在 恰恰是无机填料尤其是纳米级别的无机填料外观呈现
降低滚动阻力的同时，提高其抗湿滑性能 [1] 。通过共 蓬松状，在物料转移过程中极易漂浮，在改性过程中
价和非共价方法对纳米填料二氧化钛和石墨烯进行改 液体状偶联剂加入填料中局部呈现 “ 稀泥状 ”，偶联
性，复配后作为轮胎用高分散防老化纳米填料的主要 剂自身难均匀分散，需要联合使用水解助剂才能让偶
成分，可显著提高轮胎的防老化性 ；复配填料的使用 联剂更好地发挥改性作用。因此笔者扩大文献查阅范
解决了当前轮胎胎面胶生产过程中填料分散性差、成 围，以偶联剂改性为中心点，从橡胶体系复合材料向
本高的问题，利用混合填料之间的协同作用，充分发 其他体系的复合材料拓展 [20~30] ，以期望从更多的领域
挥每种填料的优点，降低生产成本，解决了国际国内 总结出偶联剂的具体使用方法，从偶联剂种类、水解
轮胎胎面胶生产过程中遇到的添加石墨烯后成本高、 助剂的种类、搅拌混合设备等方面展开横向对比并汇
难以规模化生产的问题 [15~18] 。 总成表，见表 1，希望此项归纳总结为橡胶复合材料
1.2 无机填料的表面改性技术 领域无机填料的批量改性提供更多参考。
由于无机填料大多具有较强的自聚性，尤其纳米
填料存在密度低，比表面积大等原因不容易分散，另 3 表面改性技术与测试表征研究中存在
有一些填料因自身极性高等原因与橡胶基体不易相容。 的不足
因此工业生产中必须通过使用偶联剂对无机填料表面 通过文献研读发现，研究人员往往偏重新型改性
改性可以促使其在橡胶基体中均匀分散，进而赋予轮 技术的探索，另有部分研究人员在现有技术的基础上，
胎橡胶材料优异的力学性能和动态机械性能 [12~17] 。 重点开展新型偶联剂、复配偶联剂的使用探讨。然而，
常用的表面改性用偶联剂包含 ：硅烷偶联剂、钛 在实验室环境中开展的实验量普遍偏少，相对来讲，
酸酯类偶联剂等，也有针对同时含有环状硅氮基官能 偶联剂的添加量也比较少，因此实验过程中往往忽略
团和（甲基）丙烯酰氧烃基官能团多功能硅烷偶联剂 对偶联剂水解过程中反应速度的控制，尤其缺乏偶联
的研究 ；另有专利申请公布号 ： CN 112011062A，公 剂水解效果的评判方法的研究，目前橡胶复合材料领
布了一种非硅烷聚合物偶联剂制备可硫化橡胶组合物 域研究人员多采用将改性后的样品制成橡胶复合材料
的方法，该专利中非硅烷聚合物偶联剂具有至少一个 后做性能方面的测试表征，测试过程耗时而且测试成
可与二氧化硅表面硅羟基反应的树枝状聚合物核，该 本较高。而这些方面恰恰是批量生产过程中质量控制、
树枝状聚合物核上至少有一个与二烯基橡胶反应的端 成本控制着重注意的事项。
基基团，其中与二烯基橡胶反应的端基基团选自硫醇、
硫酯、硫醚、硫烷基、巯基、硫化物和二硫化物 [19] 。 4 纳米级别无机填料表面改性技术与测
总之，偶联剂的使用提升了无机填料的接枝率， 试表征解决方案及未来可研究方向
使无机填料具有与橡胶链的化学反应性官能团，增加 （1）纳米级别无机填料表面改性技术解决方案及
9
·2· 第 49 卷 第 期
