CN103044721A - 一种填充碳黑橡胶胶料配方 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：橡胶100；碳黑11～25；有机硅0.1～7.5；配合剂0.1～5。本发明能够降低橡胶制品成本、改善橡胶制品使用性能、使物料分散均匀，橡胶制品耐磨性较强和使用寿命较长，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶制造配方，尤其涉及一种填充碳黑橡胶胶料配方。
背景技术
碳黑是指煤、石油、生物质燃料等不完全燃烧后所形成的细小颗粒。碳黑进入大气后，能吸收太阳光，减少到达地面的太阳辐射。烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。碳黑粒子近似球形，粒径介于10～500μm间。许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。在橡胶加工中，通过混炼加入橡胶中作补强剂(见增强材料)和填料。碳黑是最古老的工业产品之一。
碳黑主要用作橡胶的补强剂和填料，其消耗量约为橡胶消耗量的一半，橡胶用碳黑占碳黑总量的94％，其中约60％用于轮胎制造。此外，也用作油墨、涂料和塑料的着色剂以及塑料制品的紫外光屏蔽剂。在许多其他制品，如电极、干电池、电阻器、炸药、化妆品及抛光膏中，它也是重要的助剂。炉黑主要用于橡胶制品，碳黑的粒径越细，其补强性能越优越；碳黑结构度越高，其定伸应力及模量越高。细粒径的补强性品种主要用于轮胎胎面，赋予轮胎优良的耐磨性能。轮胎的其他部位，如胎侧、帘布层、带束缓冲层和内衬层，要求胶料耐曲挠龟裂、耐臭氧氧化、具有良好的回弹性和较低的生热性能，一般选用较粗粒径的半补强型(比表面积低于40m2/g)炉黑。色素用槽黑广泛用于油墨、涂料和塑料中。油墨、特别是新闻油墨主要使用中色素槽黑。在涂料制造过程中，高色素槽黑赋予高级汽车面漆极好的黑度和光泽，中色素槽黑用于一般工业涂料。此外，中色素槽黑也常用作聚烯烃的紫外光屏蔽剂，用于提高塑料制品的耐候性。橡胶用槽黑主要用于轮胎特别是越野及工程轮胎的胎面胶，它赋予胎面较高的强度及良好的耐磨性能。热裂黑主要用于橡胶制品。因粒径粗而补强性能差，仅用于要求最大限度填充增量的场合，如用于制造胶垫、胶管、海绵制品、密封圈、轮胎内衬层、胎圈胶以及绝缘制品等。
橡胶按原料分为天然橡胶和合成橡胶。按形态分为块状生胶、乳胶、液体橡胶和粉末橡胶。乳胶为橡胶的胶体状水分散体；液体橡胶为橡胶的低聚物，未硫化前一般为粘稠的液体；粉末橡胶是将乳胶加工成粉末状，以利配料和加工制作。20世纪60年代开发的热塑性橡胶，无需化学硫化，而采用热塑性塑料的加工方法成形。橡胶按使用又分为通用型和特种型两类。
硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，硅橡胶突出的性能是使用温度宽广，能在-60℃(或更低的温度)至+250℃(或更高的温度)下长期使用。但硅橡胶的抗张强度和抗撕裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能不及大多数合成橡胶，且除腈硅、氟硅橡胶外，一般的硅橡胶耐油、耐溶剂性能欠佳，故硅橡胶不宜用于普通条件的场合，但非常适用于许多特定的场合。值得一提的是，在生物医学工程中，高分子材料具有十分重要的作用，而硅橡胶则是医用高分子材料中特别重要的一类，它具有优异的生理惰性，无毒、无味、无腐蚀、抗凝血、与机体的相容性好，能经受苛刻的消毒条件。根据需要可加工成管材、片材、薄膜及异形构件，可用做医疗器械、人工脏器等。现今国内外都有专门的医用级硅橡胶。
但橡胶及其制品在加工，贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用而引起橡胶物理化学性质和机械性能的逐步变坏，最后丧失使用价值，这种变化叫做橡胶老化。表面上表现为龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、长霉等。橡胶老化的的因素有：
(1)氧：氧在橡胶中同橡胶分子发生游离基链锁反应，分子链发生断裂或过度交联，引起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。
(2)臭氧：臭氧的化学活性氧高得多，破坏性更大，它同样是使分子链发生断裂，但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。当作用于变形的橡胶(主要是不饱和橡胶)时，出现与应力作用方向直的裂纹，即所谓“臭氧龟裂”；作用于变形的橡胶时，仅表面生成氧化膜而不龟裂。
(3)热：提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。但热的基本作用还是活化作用。提高氧扩散速度和活化氧化反应，从而加速橡胶氧化反应速度，这是普遍存在的一种老化现象--热氧老化。
(4)光：光波越短、能量越大。对橡胶起破坏作用的是能量较高的紫外线。紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外，橡胶因吸收光能而产生游离基，引发并加速氧化链反应过程。经外线光起着加热的作用。光作用其所长另一特点(与热作用不同)是它主要在橡表面进生。含胶率高的试样，两面会出现网状裂纹，即所谓“光外层裂”。
(5)机械应力：在机械应力反复作用下，会使橡胶分子链断裂生成游离荃，引发氧化链反应，形成力化学过程。机械断裂分子链和机械活化氧化过程。哪能个占优势，视其所处的条件而定。此外，在应力作用下容易引起臭氧龟裂。
(6)水分：水分的作用有两个方面：橡胶在潮湿空气淋雨或浸泡在水中时，容易破坏，这是由于橡胶中的水溶性物质和亲水基团等成分被水抽提溶解，水解或吸收等原因引起的。特别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下，会加速橡胶的破坏。但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用，甚至有延缓老化的作用。
(7)橡胶制品在使用过程如果和油类介质长期接触，油类能渗透到橡胶内部使其产生溶胀，致使橡胶的强度和其他力学性能降低。油类能使橡胶发生溶胀，是因为油类渗入橡胶后，产生了分子相互扩散，使硫化胶的网状结构发生变化。
(8)其它：对橡胶的作用因素还有化学介质、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。
因此降低成本橡胶制品、改善橡胶制品使用性能、使物料分散均匀，增加橡胶制品的抗老化性，耐磨性和延长橡胶制品寿命，是业内急需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种填充碳黑橡胶胶料配方，该配方能够降低成本橡胶制品、改善橡胶制品使用性能、使物料分散均匀，增加橡胶制品的抗老化性，耐磨性和延长橡胶制品寿命。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：
述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：
所述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：
所述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：
所述橡胶为天然橡胶或丁苯橡胶。
所述碳黑的I2NO.为17-23mg/g，DBP为115-150cc/100g。其中I2NO.为碘吸收值，DBP为邻苯二甲酸二丁酯值。
所述碳黑含有硫氰酸酯基团，所述硫氰酸酯基团为N-(4-硫氰酸酯烷基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯芳基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺或N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺基团。
所述有机硅为以下有机硅化合物的一种或者几种：
[R1n-(RO)3-nSi-(A1)m-(Ar)p]q[B] [I]
R1n-(RO)3-nSi-A2 [II]
R1n-(RO)3-nSi-A3 [III]
式中B＝-SCN，-SH，-CL，-NH2(q＝1)或-SX(q＝2)
R和R1可以相同或者不同，并代表C1-4烷基或苯基，
n＝0，1或2，
A1＝双官能的直链或支链C1-6烃基，
m＝0或1，
Ar＝C6-12，最好是C6亚芳基，
P＝0或1，但P和n二者不能都是0，
q＝2-8的数字，
A2＝单官能的直链或支链不饱和C1-20，最好是C2-8烃基，
A3＝单官能的直链或支链不饱和C2-20，最好是C2-8烃基，
所述配合剂包括软化剂、促进剂、硫化剂和轻钙。
所述配合剂中软化剂∶促进剂∶硫化剂∶轻钙∶其它成份的质量百分比为10∶20∶50∶15∶5
使用的有机硅各项技术指标：
| 项目 | 数值 |
| 颜色 | 乳白色液体 |
| 固含量： | ≥63％ |
| PH值： | 5.5-7.0 |
| 粘度(25C) | ≥7000mPa.s |
| 适合添加温度 | ≤100℃ |
使用的碳黑各项技术指标为：
本发明提供的一种填充碳黑橡胶胶料配方能够降低成本橡胶制品、改善橡胶制品使用性能、使物料分散均匀，增加橡胶制品的抗老化性，耐磨性和延长橡胶制品寿命，具有广阔的市场前景。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为碳黑用量对橡胶tanδ值的影响
图2为碳黑用量对混炼胶G’-lgf曲线的影响
图3为碳黑用量对混炼胶tanδ-lgf曲线的影响
具体实施方式
实施例1：
填充碳黑橡胶胶料的各组成成份的质量份为：
将上述配料混合经过塑炼、混炼、热炼出片、硫化等工艺流程即可制出橡胶制品。所述碳黑的I2NO.为17-23mg/g，DBP为115-150cc/100g(I2NO.为碘吸收值，DBP为邻苯二甲酸二丁酯值)，碳黑含有硫氰酸酯基团，所述硫氰酸酯基团为N-(4-硫氰酸酯烷基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯芳基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺或N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺基团。
所述有机硅为：
[R1n-(RO)3-nSi-(A1)m-(Ar)p]q[B] [I]
式中B＝-SCN，-SH，-CL，-NH2(q＝1)或-SX(q＝2)
R和R1可以相同或者不同，并代表C1-4烷基或苯基，
n＝0，1或2，
A1＝双官能的直链或支链C1-6烃基，
m＝0或1，
Ar＝C6-12，最好是C6亚芳基，
P＝0或1，但P和n二者不能都是0，
q＝2-8的数字。
所述配合剂包括软化剂、促进剂、硫化剂和轻钙。所述配合剂中软化剂∶促进剂∶硫化剂∶轻钙∶其它成份的质量百分比为10∶20∶50∶15∶5。
实施例2：
填充碳黑橡胶胶料的各组成成份的质量份为：
将上述配料混合经过塑炼、混炼、热炼出片、硫化等工艺流程即可制出橡胶制品。所述碳黑的I2NO.为17-23mg/g，DBP为115-150cc/100g(I2NO.为碘吸收值，DBP为邻苯二甲酸二丁酯值)，碳黑含有硫氰酸酯基团，所述硫氰酸酯基团为N-(4-硫氰酸酯烷基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯芳基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺或N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺基团。
所述有机硅为：
R1n-(RO)3-nSi-A2 [II]
式中R和R1可以相同或者不同，并代表C1-4烷基或苯基，
n＝0，1或2，
A2＝单官能的直链或支链不饱和C1-20，最好是C2-8烃基。
所述配合剂包括软化剂、促进剂、硫化剂和轻钙。所述配合剂中软化剂∶促进剂∶硫化剂∶轻钙∶其它成份的质量百分比为10∶20∶50∶15∶5。
实施例3：
填充碳黑橡胶胶料的各组成成份的质量份为：
将上述配料混合经过塑炼、混炼、热炼出片、硫化等工艺流程即可制出橡胶制品。所述碳黑的I2NO.为17-23mg/g，DBP为115-150cc/100g(I2NO.为碘吸收值，DBP为邻苯二甲酸二丁酯值)，碳黑含有硫氰酸酯基团，所述硫氰酸酯基团为N-(4-硫氰酸酯烷基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯芳基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺或N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺基团。
所述有机硅为：
R1n-(RO)3-nSi-A3 [III]
式中R和R1可以相同或者不同，并代表C1-4烷基或苯基，
n＝0，1或2，
A3＝单官能的直链或支链不饱和C2-20，最好是C2-8烃基。
所述配合剂包括软化剂、促进剂、硫化剂和轻钙。所述配合剂中软化剂∶促进剂∶硫化剂∶轻钙∶其它成份的质量百分比为10∶20∶50∶15∶5。
以上实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：
橡胶 100；
碳黑 11～25；
有机硅 0.1～7.5；
配合剂 0.1～5。
2.根据权利要求1所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：
橡胶 100；
碳黑 11；
有机硅 0.1；
配合剂 0.1。
3.根据权利要求1所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：
橡胶 100；
碳黑 25；
有机硅 7.5；
配合剂 5。
4.根据权利要求1所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述配方的组成成份和各组成成份的质量份为：
橡胶 100；
碳黑 18；
有机硅 4；
配合剂 2。
5.根据权利要求1所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述橡胶为天然橡胶或丁苯橡胶。
6.根据权利要求1所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述碳黑的I2NO.为17-23mg/g，DBP为115-150cc/100g。
7.根据权利要求6所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述碳黑含有硫氰酸酯基团，所述硫氰酸酯基团为N-(4-硫氰酸酯烷基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯芳基)琥珀酰亚胺、N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺或N-(4-硫氰酸酯苯基)酰胺基团。
8.根据权利要求1所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述有机硅为以下有机硅化合物的一种或者几种：
[R1n-(RO)3-nSi-(A1)m-(Ar)p]q[B] [I]
R1n-(RO)3-nSi-A2 [II]
R1n-(RO)3-nSi-A3 [III]
式中B＝-SCN，-SH，-CL，-NH2(q＝1)或-SX(q＝2)
R和R1可以相同或者不同，并代表C1-4烷基或苯基，
n＝0，1或2，
A1＝双官能的直链或支链C1-6烃基，
m＝0或1，
Ar＝C6-12，最好是C6亚芳基，
P＝0或1，但P和n二者不能都是0，
q＝2-8的数字，
A2＝单官能的直链或支链不饱和C1-20，最好是C2-8烃基，
A3＝单官能的直链或支链不饱和C2-20，最好是C2-8烃基。
9.根据权利要求1所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述配合剂包括软化剂、促进剂、硫化剂和轻钙。
10.根据权利要求9所述的一种填充碳黑橡胶胶料配方，其特征在于，所述配合剂中软化剂∶促进剂∶硫化剂∶轻钙∶其它成份的质量百分比为10∶20∶50∶15∶5。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1138600A (zh) * | 1995-03-14 | 1996-12-25 | 固特异轮胎和橡胶公司 | 二氧化硅增强的橡胶组合物及其在轮胎中的应用 |
| CN1580106A (zh) * | 2003-08-08 | 2005-02-16 | 德古萨股份公司 | 炭黑 |
| CN101472988A (zh) * | 2006-06-16 | 2009-07-01 | Nok株式会社 | 丙烯酸橡胶组合物 |
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