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理论与研究 邓立松 等·白炭黑对丙烯酸酯橡胶复合材料性能的影响

表 1 ACM/AO -80/ 白炭黑硫化胶配方
ACM/AO-80/CB(SiO 2 ) ACM AO-80 填料料 硬脂酸钠 硬脂酸钾 SA S
100/60/0 100 60 0 3 1.5 2 0.5
100/60/20 100 60 20 3 1.5 2 0.5
100/60/40 100 60 40 3 1.5 2 0.5
100/60/60 100 60 60 3 1.5 2 0.5

1.3 性能测试
硫化性能测试 ：使用无锡蠡园化工设备有限公司
产 MDR-2000E 无转子硫化仪，按照 GB/T 16584—
1996 的国标，测试混炼胶的硫化特性曲线。
拉伸性能测试 ：使用深圳 SANSI 电子拉力实验
机，按照 GB/T 528—2009 标准，测试硫化胶的拉伸
应力 - 应变曲线，拉伸的速率（500±50）mm/min。
撕裂性能测试 ：按照 GB/T 529—1999 标准在深
圳 SANSI 电子拉力实验机上进行测试，新月型试样，
速度 500 mm/min，记录试样的撕裂强度。
硬度测试 ：使用邵氏 LX-A 型硬度计（上海自九
量具公司生产），按照 GB/T 531 的标准来测试硫化胶 图 1 白炭黑填充 ACM/AO-80 复合材料的硫化曲线
的硬度。
硫化胶的应力-应变曲线，表 3 是老化前后不同白炭
老化性能测试 ：使用 401A 型（江苏明珠试验机
黑填充 ACM/AO-80 硫化胶的物理机械性能数据。从
械有限公司生产），参照 GB/T3512—2001 进行热氧
图 2 和表 3 中可以看出，随着白炭黑用量的增加，硫
老化，老化温度 100℃，时间 72 h。
化胶的拉伸强度和撕裂强度总体呈上升趋势。白炭黑
动态力学性能测试 ：采用 DMA1 型动态机械热分
的用量为 60 份时，材料的拉伸强度和撕裂强度分别达
析仪（瑞士 METTLER TOLEDO 公司），氮气气氛，
到了 9.13 MPa 和 25.79 kN/m，与未加入白炭黑的复
升温速率 3℃ /min，频率 1 Hz 和振幅 5 μm 。测试样
合材料相比，分别提高了 87.8% 和 304.2%，远远高
品在拉伸模式下的动态力学性能。
于其他份数。以上结果说明白炭黑的加入有效地提高
了橡胶的力学强度，这是因为白炭黑表面含大量的羟
2 结果与讨论
基，而丙烯酸酯橡胶是极性橡胶，由于相似相容原理
2.1 白炭 黑用 量 对 ACM/AO-80 硫化 性 能
混炼胶结构更加稳定 [15] 。100℃下 72 h 的老化后，硫
的影响
图 1 是不同份数白炭黑填充 ACM/AO-80 复合
材料的硫化曲线，表 2 是不同份数白炭黑填充 ACM/
AO-80 复合材料的硫化性能数据。从图 1 和表 2 中可
知，随着白炭黑用量的增加，正硫化时间（t 90 ）增大，
硫化速度减小，这是因为白炭黑表面富含羟基，会吸
附促进剂，使得硫化过程中橡胶本体中促进剂的数量
减少，从而抑制了硫化过程的进行 [12] 。加入白炭黑后
最大转矩明显提高，这可能是因为白炭黑在混炼过程
中可以形成网络结构。白炭黑份数越多，包容胶越多，
交联密度提高，从而使得转矩升高 [13~14] 。
2.2 白炭 黑用 量 对 ACM/AO-80 力学 性 能
的影响 图 2 白炭黑填充 ACM/AO-80 复合材料的应力 - 应变
曲线
图 2 是老化前不同份数白炭黑填充 ACM/AO-80
2018 第 44 卷 ·11·
年