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

不同填料 / 丁苯橡胶复合材料的

力学性能研究

王坤
( 新沂市星辰新材料科技有限公司 , 江苏 新沂 221400)

摘要 ： 本实验采用的填充剂主要有 ：白炭黑、陶土、滑石粉、碳酸钙、碳酸镁和凹凸棒土。一些研究表明 ：凹凸棒土作为新
型填充剂，具有较好的补强效果，尤其是改性以后性能有很大提高，主要由于未改性的凹凸棒土表面存在大量的硅羟基，易结团，
使得与丁苯橡胶之间的结合力较弱，硫化胶的物理机械性能较差 ；偶联剂 Si69 具有易于水解的烷氧基团，能与凹凸棒土表面的硅
烷基反应，提高凹凸棒土粒子界面与橡胶分子界面之间的结合力，改善凹凸棒土与丁苯橡胶分子之间结合力较弱的缺点。填充剂
陶土、滑石粉、碳酸钙和碳酸镁填充丁苯的物理机械性能与未改性凹凸棒土相比，存在一定的差距。从实验数据可知 ：未改性的
凹凸棒土填充补强的丁苯橡胶，相对陶土、滑石粉、碳酸镁和碳酸钙而言，补强效果较好，物理机械性能较优异。偶联剂改性后
的凹凸棒土，比未改性的凹凸棒土有明显的提高，但相比传统填充剂 —— 炭黑和白炭黑，物理机械性能上存在较大的差距，并不
能完全代替传统填充剂对丁苯橡胶进行填充补强。
关键词 ： 补强效果 ；硅烷基反应 ；界面强度 ；力学性能 ；熔融共混
中图分类号 ： TQ333.1 文章编号 ： 1009-797X(2018)21-0030-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.21.006

目前，合成橡胶的年用量已经远远超过天然橡胶， 胶鞋、电线电缆以及其他橡胶制品。
但合成橡胶大都无自补强性，需要大量使用填充补强 由于丁苯橡胶无自补强性，需要进行填充补强以
剂，以达到具有一定的使用性能。对于传统的填充补 后才具有使用价值，为了达到降低成本的目的，通常
强剂 —— 炭黑，补强效果最佳，可以达到较高的使用 的做法是 ：在不影响橡胶的使用价值条件下，使用其
性能，但制作炭黑的主要原材料是天然气，导致成本 他价格低廉的填料来代替成本较高填充剂或采用将两
高，且工艺较复杂和污染环境。 种或多种填充剂并用。无机填充剂和新型填充剂 ( 凹
低成本、高性能的填料，是目前橡胶研究发展的 凸棒土 ) 成为首选，尤其对新型填料，通过加入偶联
趋势。人们在多年的研究中发现，填充剂粒径的大小 剂对其改性，可以得到较好使用性能。本文主要研究
对橡胶物理机械性能影响较大。随之像陶土、碳酸钙、 内容有以下几个方面 ：
碳酸镁和滑石粉等一些粒径较小的无机填充物开始引 （1）无机填充剂 ( 滑石粉、碳酸镁、碳酸钙和陶土 )
起人们的注意，因为这些填料具有 ：粒径小、来源广、
对丁苯橡胶 (SBR-1502) 性能的影响 ；
成本低、加工容易等特点。
（2）凹凸棒土 ( 型号 L51) 对丁苯橡胶 (SBR-1502)
近年，一些新型橡胶填充剂 ( 例如凹凸棒土 ) 对
的性能影响 ；
橡胶材料的性能影响，成为人们研究的热点，这些新
（3）硅烷偶联剂 (Si69) 改性凹凸棒土 ( 型号 L51)
型填料与传统填料和无机填料相比性能如何，存在哪
与白炭黑 ( 气相法 ) 填充丁苯橡胶 (SBR-1502) 性能
些性能的优越性，是本文所要阐述的内容。
比较。
丁苯橡胶是通用合成橡胶中用量最大的生胶，主
要有乳聚丁苯橡胶和溶聚丁苯橡胶。丁苯橡胶一般为
1 实验部分
浅黄褐色弹性固体，密度随苯乙烯含量的增加而变大，
1.1 实验原材料
耐油性差，但介电性能较好。纯胶硫化胶的拉伸强度
表 1 所示为实验所用的材料。
只有 2~5 MPa ；其黏合性、弹性和形变发热量均不如
天然橡胶，但耐磨性、耐自然老化性、耐水性、气密
作者简介 ：王坤 (1991-)，男，本科，工程师，现从事
性等却优于天然橡胶，因此是一种综合性能较好的合
PVC 助剂配方合成以及新型功能复合材料研究工作。
成橡胶。可以用于轮胎，汽车胶部件、胶管、胶带、 收稿日期 ：2018-04-09

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