白炭黑/炭黑并用对NR/BR硫化胶磨耗性能及形态的影响

橡胶的耐磨性除取决于其本身的强度、滞后性、疲劳性和摩擦等性能外，还受到压力、滑动速度、温度和环境介质等外在因素的影响。因此，橡胶的磨耗过程是一个相当复杂的过程，尽管人们根据磨耗材料间的特点、高分子性能以及磨耗条件对磨耗机理作了大量研究，但是总的橡胶磨耗理论目前尚不完善。cant等tZ对橡胶和轮胎的磨损机理进行了详细综述，Bhowlnick观察到NR磨耗表面上磨损垂直方向_L肋的形成，Hamed从力化学角度研究了橡胶的磨损机理，Padovan及Thavamani[61对橡胶履带板的磨耗花纹及机理进行了详细的研究。本工作采用电子显微镜(SEM)研究了白炭黑/炭黑并用对天然橡胶/)l匝丁橡胶(N形BR)硫化胶磨耗性能及其形态的影响。 1实验部分 1.1原材料NR，马来西亚1号烟片胶;BR，齐鲁石化公司产品;白炭黑，沉淀法，南京橡胶厂提供;偶联剂双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(KH846)，南京曙光化工厂生产。 1.2实验配方(见表1)其他组分(质量份):N份BR65/35，硫黄2.5，促进剂CZ0.8，硬脂酸2，防老剂4010NA3，防老剂RDZ，氧化锌5，凡士林7。 1.3性能测试磨耗胶料硫化成Akron磨耗试样，试样与膺轮角度为15°，负荷为2·72kg，测试与结果处理按GB1689-82进行，总行程1.61km。SEM测试剪取试样磨耗1.61km后的表面部分，表面真空镀金后，用日本ToshibaS-450型电子显微镜拍照。 2结果与讨论 2.1白炭黑/炭黑并用填充硫化胶的性能从表2可见，未加填料的试样1拉伸强度较低，当填充炭黑时，胶料的拉伸强度提高，而炭黑和KH864改性的白炭黑填充硫化胶时，硫化胶的拉伸强度高于炭黑单独填充体系，并且随着白炭黑用量的增加和炭黑相应的减少，硫化胶的拉伸强度、扯断伸长率存在最大值，这表明炭黑与白炭黑具有协同效应;试样1的磨耗损失较为严重，这是由于其撕裂强度、拉伸强度和100%定伸应力较低，炭黑的加入使它们得以提高，耐磨性也明显提高;试样6的耐磨性明显高于试样2，这是由于白炭黑通过偶联剂与橡胶有更强的化学结合，其拉伸强度和撕裂强度较高，故耐磨性较强。由于白炭黑/炭黑并用对硫化胶的增强具有协同效应，故炭黑/白炭黑并用体系中，当白炭黑/炭黑质量比为45/l0时，硫化胶具有较好的物理机械性能，相应的耐磨性提高。 2.2炭黑/白炭黑并用填充硫化胶的磨耗形态从图1可见，试样1磨面上的凸棱大而且相隔较远;加人填料后，硫化胶磨面上的凸棱有所变化且相隔变小;试样2硫化胶的磨耗表面形态表现出较密的突出部分，而试样5磨耗表面上的凸棱较细密。图2为炭黑/白炭黑并用硫化胶的磨耗形态的放大图(3000倍)，从图中可见，随着白炭黑加人量的增加，硫化胶表面凸棱上胶料有不同程度的沿表面切线方向撕断后残存的胶条，这是白炭黑的加人使胶料的拉伸强度、永久变形和扯断伸长率发生较大变化的结果。从图中还可见白炭黑加入后，凸棱底部所受剪切作用减弱。与纯硫化胶相比，相同用量不同填充剂具有不同的增强特征和增强效果。试样中炭黑及改性白炭黑与橡胶大分子表面的结合最佳，达到了很好的增强效果，故其耐磨性最佳，磨耗表面的磨纹最细最密。 3结论a)白炭黑/炭黑并用能显著提高硫化胶的耐磨性，当白炭黑/炭黑质量比为45/10时，硫化胶的耐磨性最高，硫化胶磨耗表面磨纹细密。b)拉伸强度在磨耗过程中对试样的耐磨性有较大影响。拉伸强度越好的硫化胶耐磨性越好。c)SEM照片较好的反映出试样的耐磨性能，起到宏观力学性能和微观结构分析所达不到的作用。