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

炭黑补强天然橡胶的性能研究

姬春梅
( 榆林职业技术学院，陕西 榆林 718100)

摘要 ： 采用炭黑作为补强剂对各牌号天然橡胶作补强，并将补强前后天然橡胶的性能进行对比，以研究炭黑对于各牌号天然
橡胶性能的影响。实验结果表明 ：炭黑补强天然橡胶的焦烧时间顺序为 11#>10#>9#≈12#，正硫化时间顺序为 12#>11#>10#>9#，
硫化速度大小顺序为 9#≈10#>11#>12#，交联密度高低顺序为 12#>10#>11#>9#。炭黑补强使天然橡胶硫化胶的硬度、拉伸强度、
撕裂强度、耐磨耗性能和耐疲劳性能上升，断裂伸长率下降。炭黑补强天然橡胶硫化胶的拉伸强度大小顺序为 9#≈10#>11#>12#，
撕裂强度大小顺序为 10#>9#>11#>12#，耐磨耗性能大小顺序为 9#>10#>11#>12#，耐疲劳性能的顺序为 ： 10#≈11#>9#>12#，硬
度大小的顺序为 10#≈11#≈12#>9#。炭黑补强天然橡胶硫化胶的耐热氧老化性能顺序为 11#> 9#≈10#≈12#。11# 低温下的贮存模
量高于 9#，但温度升高后两者相近。9# 和 11# 的玻璃化温度基本相同，tanδ- 温度曲线基本一致。
关键词 ： 硬度 ；拉伸强度 ；撕裂强度 ；耐磨耗性能 ；耐疲劳性能
中图分类号 ： TQ332 文章编号 ： 1009-797X(2019)17-0016-09
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.17.004

天然橡胶是由橡胶树的乳汁制成。这种树的发现 还有人指出，炭黑补强天然橡胶后，可使天然橡胶的
已有 200 多年的历史，是野生的，学名巴西橡胶树 导电性能得到显著提高 [31~33] 。另外，炭黑还能有效地
(Hevea brasiliesis) [1~4] ，故天然橡胶也称巴西橡胶， 缩短天然橡胶的焦烧时间。所以本文采用炭黑作为补
简称 NR。天然橡胶是异戊二烯的聚合物，化学名为 强剂对各牌号天然橡胶作补强，并将补强前后天然橡
顺式 -1，4- 聚异戊二烯，其分子结构为 [5~8] 胶的性能进行对比，以研究炭黑对于各牌号天然橡胶
性能的影响。
CH 3 H CH 3 H
C C C C
1 实验部分
CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2
n 1.1 实验试剂
红外光谱研究明确表明，天然橡胶至少有 97% 是 试剂及其规格加表 1 所示。
顺式 -1，4- 聚异戊二烯 [9~11] 。后来人们又发现，天 表 1 试剂及其规格
试剂名称 等级 生产厂家
然橡胶中除了含有顺式 -1，4- 聚异戊二烯外，还有
ZnO 分析纯 成都科龙化工试剂厂
少量其他非橡胶成分存在，这些成分主要有丙酮抽出 硬脂酸 分析纯 成都科龙化工试剂厂
促进剂 CZ 分析纯 天津市科密欧化学试剂研发中心
[12~15]
物、水溶物、灰分和蛋白质 。 硫磺 分析纯 成都市科龙化工试剂厂
单纯用生胶制造橡胶制品，缺乏良好的物理机械 高耐磨炉法炭黑 分析纯 自制
混气炭黑 分析纯 天津市科密欧化学试剂研发中
性能，没有使用价值 [16] 。比如，橡胶最宝贵的高弹性 促进剂 NOBS 分析纯 成都科龙化工试剂厂
防焦剂 CTP 分析纯 成都市联合化工试剂研究所
受温度影响很大，温度低时发硬，温度高时变软发黏
防老剂 RD 分析纯 天津市科密欧化工试剂研发中心
[17~19]
；生胶的强度低 ；生胶在溶剂中会溶胀进而溶解 防老剂 4010NA 分析纯 天津市科密欧化工试剂研发中心
等，这些缺点使生胶的使用范围很狭窄 [20~22] 。因此， 古马隆树脂 分析纯 成都科龙化工试剂厂
松焦油 分析纯 成都科龙化工试剂厂
我们需要提高天然橡胶的力学性能，即为补强。
1.2 实验仪器
炭黑作为补强剂可对天然橡胶产生很大影响。首
实验仪器如表 2 所示。
先，炭黑能使天然橡胶硫化胶的力学性能，如拉伸强
度、撕裂强度、耐磨耗性得到提高 [23~26] 。其次，炭黑
作者简介 ：姬春梅 (1970-)，女，博士研究生，教授。现
的加入能够与天然橡胶硫化的中间产物发生强烈的作 从事复合材料研究工作。
用 [27~30] ，从而对天然橡胶硫化胶的结构产生了影响。 收稿日期 ：2019-01-21

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