炭黑改性及其在橡胶中的应用研究进展
作者：岑兰， 周彦豪， 陈福林
作者单位：广东工业大学,材料与能源学院,广东,广州,510006本文链接：https://www.doczj.com/doc/9e6074204.html,/Conference_6354714.aspx
各品种炭黑的用途区别 N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10％-20％，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品。 N234耐磨性比N220约高10％，在高苛刻度下使用，更能显示出良好的耐磨性能。主要用于高速轮胎面胶和高质量的橡胶制品。N326在天然橡胶中具有较高的拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性及抗蹦裂性能。主要用于要求强度高、生热低的轮胎(包括越野胎)胎面胶，也适用于输送带、密封制品及其他高质量橡胶工业制品。 N330是一种补强性能良好的炭黑，能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。主要用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品。 N339在胎面胶料中的补强性能、耐磨性能及抗裂口增长性能近于N220炭黑，特别适用于丁苯橡胶与顺丁胶并用体系。主要用于乘用胎、卡车胎胎面胶，输送带、胶管及各种要求耐磨性高的橡胶工业制品。 N375与N339性能基本相同，生热比N339稍低。主要用于轿车胎、载重胎及越野胎胎面胶。 N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。硫化胶的高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。
N539使用于本品的胶料，其压出表面光滑，口型膨胀小。硫化胶的拉伸强度和伸长率较高，定伸应力较N550低，弹性和耐疲劳性能均较好。主要用于轮胎胎体胶料，尤其适用于以天然橡胶为主的缓冲层胶料，亦可用于轮胎基部胶料、胶带覆盖和其它橡胶制品及电线、电缆护套料中。 N660本品适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。
聚合物表面改性方法 摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词：聚合物；表面改性；应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由1mol 的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种，它们表面能低。如聚乙烯表面能只有31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性，有利于粘接，通常需对它们的表面进行改性，其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理，此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份，蒸馏水8份，浓硫酸100份，将聚乙烯或聚丙烯室温条件下在处理液中浸泡1~1.5h，66~71℃条件下浸泡1~5min，80~85℃处理几秒钟，此外还有过硫酸铵的氧化处理液[3]。其配方为硫酸铵60~120g，硫酸银(促进剂)0.6g，蒸馏水1000ml，将聚乙烯室温条件下处理20min，70℃处理5min，当用来处理聚丙烯时，处理温度和时间都需增加一些，70℃lh，90℃10min，其中促进剂硫酸银效果不明显，可以去掉，但此处理液有效期短，通常只有lh。这两种处理方法，效果都不错。 1.3聚醚型聚氨酯 Wrobleski D. A.等[4]对聚醚型聚氨酯Tecoflex以化学浸渍和接枝聚合进行表面改性。且用Wilhelmy平衡技术测定接触角，结果表明，经聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和PEG化学浸渍修饰表面，以及用VPHEMA对2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸及其钠盐(AMPS和NaAMPS)光引发表面接枝。其表面能增大，表面更加亲水。化学浸溃使前进和后退接触角降低20和30~40
目录 摘要 ........................................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................................. I II 第一章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2抗菌 (1) 1.3抗菌材料的发展现状 (1) 1.3.1 抗菌纤维 (2) 1.3.2 抗菌陶瓷 (2) 1.3.3 抗菌金属 (2) 1.3.4 抗菌塑料 (2) 1.3.5 抗菌医用高分子材料 (3) 1.4抗菌剂的种类及其抗菌机理 (3) 1.4.1 天然有机抗菌剂 (4) 1.4.3 合成有机抗菌剂 (4) 1.4.4 无机抗菌剂 (5) 1.5缓释型无机抗菌材料 (7) 1.5.1 缓释型载体材料 (7) 1.5.2 抗菌剂载体的发展 (9) 1.6无电镀制备金属基抗菌涂层 (9) 1.6.1 无电镀的定义 (10) 1.6.2 无电镀镀银的种类 (10) 1.6.3 无电镀的特点 (10) 1.6.4 提高涂层与基体间结合力的方法 (11) 1.7抗菌材料的缓释性能 (12) 1.7.1 共混法制备抗菌材料的缓释性能 (12) 1.7.2 化学接枝法制备抗菌材料的缓释性能 (13) VII
聚合物表面改性方法综述 连建伟 （中国林业科学研究院林产化学工业研究所） 摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词：聚合物；表面改性；应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由 1mol的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种，它们表面能低。如聚乙烯表面能只有 31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性，有利于粘接，通常需对它们的表面进行改性，其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理，此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份，蒸馏水8份，浓
丁苯橡胶接枝改性的研究进展及应用 学院：************** 班级：********* 姓名：****** 学号:**********
丁苯橡胶接枝改性的研究进展及应用 摘要:介绍了丁苯橡胶接枝改性的机理, 综述了近几年来丁苯橡胶接枝改性方法的研究进展。同时,对丁苯橡胶接枝产物的应用及其前景作简要展望。 关键词:丁苯橡胶；接枝；改性；应用 丁苯橡胶(SBR)是苯乙烯和丁二烯2种单体共聚生成的弹性体共聚物, 是耗量最大的通用橡胶之一,应用广泛。与一般通用橡胶相比,SBR具有较好的耐磨性、耐热性和耐老化性能，易与其他非极性橡胶并用,但其生胶强度低,黏合性差,不易增韧极性塑料。因此为了拓宽SBR 的应用范围,需要对其进行改性。常用的改性方法有共混法、接枝法、环氧化法。其中,接枝法操作简便经济,接枝产品灵活多变,是改善SBR 的使用性能、扩大SBR 应用范围的主要方法之一。SBR 的接枝改性是一种二烯烃聚合物的接枝,以双键和烯丙基氢为接枝点。通过接枝聚合反应,可以将极性、非极性的基团或链段和高弹性的两链段键接在一起,从而赋予SBR许多特殊的性能。笔者介绍了丁苯橡胶接枝改性的机理,对SBR接枝改性方法及应用进行概述。 1. SBR接枝机理 以SBR /苯乙烯体系进行溶液接枝改性为例。引发剂受热分解成初级自由基, 一部分引发苯乙烯聚合成均聚物,另一部分与SBR 大分子加成或转移,进行下列3种反应而产生接枝点。 第1种: 初级自由基与乙烯基侧基双键加成 第2 种: 初级自由基与SBR主链中的双键加成 第3 种: 初级自由基夺取丙烯基氢而链转移 其中R代表初级自由基,上述3种反应的反应速率常数依次为K 1> K 2 > K 3 。可知,第1 种和第2种更加有利于接枝反应。 2. 接枝改性方法 接枝改性是通过引发剂提供活性种,产生接枝点,聚合后形成接枝产物。接枝产物的性能及应用决定于主、支链的组成结构和长度以及支链数。接枝改性方法具有操作简单、接枝单体灵活多变的优点,是非常有潜力的方法之一。接枝改性可以在乳液、溶液和胶块中进行,接枝场所的不同可以产生不同的接枝效果。2.1 在乳液中进行接枝改性 在乳液中进行接枝改性是将接枝单体、引发剂等直接加入到橡胶乳液中,然后引发接枝聚合,是SBR接枝改性中最简单经济的方法。通常情况下,接枝对象是SBR胶乳,最后得到具有核壳结构的丁苯橡胶胶乳。 Arayapranee等研究了以苯乙烯(ST)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为接枝单体、SBR 胶乳(SBRL)为接枝对象、过氧化羟基二异丙苯(CHPO)/四乙烯五胺(TEPA)氧
橡胶用炭黑的分类及用 途 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
橡胶用炭黑的分类及用途： 命名系统是把炭黑胶料的硫化速度和结构等因素考虑进去的，由4个系统构成。第一个字母代表英文字母代表胶料的硫化速度。N代表正常（normal）硫化速度，S代表缓慢（slow）硫化速度。后面3个字母第一字母代表炭黑氮表面积范围。第二个和第三个数字是反应不同的结构程度。（这些都是由国家标准的） N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10％-20％，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品 N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。硫化胶的高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。 N660本品适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。 N774适用于各种橡胶，本品是除热裂法炭黑之外的粒径最大（产品粒径为80-170nm）、结构最低的炭黑品种，多用于轮胎胎体的缓冲层和帘布层胶料、胶管、压出制品、各种工业橡胶制品，以及电线、电缆等本品在胶料中可以大量填充，其硫化胶伸长率高、生热低、弹性高、耐老化性能良好。本品亦可代替热裂法炭黑使用。 热裂解法炭黑：橡胶炭黑N990系列炭黑则采用天然气为原料，在隔绝空气的条件下无火焰燃烧，裂解生成，称热裂解法炭黑，碳黑N990其基本性能与炉法炭黑有较大区别。碳黑N990优点主要表现在：一、粒子尺寸和分布，平均粒子尺寸为280nm,氮表面积7-11平方米/克，吸磺值为10克/公斤，CTAB法表面积为9平方米/克；二、粒子聚集度很小或说结构很低，显示为许多单独的球形炭黑粒子，基他部分由为数不多的熔接粒子组成，对比
炭黑主要化性指标对橡胶混炼胶料性能影响分析 王宏武勇王雪宁 (朝阳黑猫伍兴岐炭黑有限责任公司辽宁朝阳122000；江西黑豹炭黑有限公司江西萍乡337034) 摘要：通过选择N234,N220,N375,N326四个炭黑品种中,不同化性指标的产品,按国标配方做混炼胶性能测试；包括硫变，门尼，焦烧等项目。通过以上数据分析，确定炭黑不同化性指标对胶料各主要性能的影响范围及程度。 关键词：炭黑；化性指标；硫变；门尼；焦烧；影响趋势；影响程度； 炭黑是橡胶中重要的填料之一,主要起到补强和填充的作用，能显著提高橡胶制品的补强性。特别在轮胎企业，由于炭黑的添加使轮胎胎面的耐磨性成几十倍的增加,极大提高了轮胎行驶里程。同时，也极大的改善橡胶的拉伸强度等物理机械性能。 由于橡胶性能的优劣首先体现在混炼胶的相关性能中;包括:硫变、门尼粘度和焦烧等方面。因此,深入研究炭黑主要性能的变化对混炼胶性能的影响,以便对于更好的满足轮胎橡胶企业的需求,有针对性的调整炭黑生产工艺,都有着重要的意义。 1 炭黑主要性能、混炼胶主要性能 1.1 炭黑主要性能 1.1.1炭黑比表面积
是指单位质量或体积内炭黑粒子表面积的总和。以BET 法测定分为总比表面积(NSA)；外比表面积（STSA)。 1.1.2炭黑结构 是对炭黑聚集体链枝程度的表示。以吸油值法测定分为一次结构和二次结构；其中DBP 是一次结构和二次结构总和。 一次结构（CDBP ）是原生结构，不易破坏；二次结构是靠范德华力凝聚形成的附聚体，易受外力而改变。 1.1.3着色强度(Tint): 是炭黑对白色染料的遮蔽染黑能力。与粒径有关，随粒径的缩小及粒径分布均一性的提高着色强度有增加趋势；着色强 度的大小也可间接代表炭黑活性的强弱。 1.2 混炼胶主要性能 1.2.1 门尼粘度(M1+4):表示胶料粘度的大小。 一般按如下形式表示： C o ML 1004 150 式中：50M —粘度，以门尼值为单位； L —大转子 1—预热时间，1min 4—转动时间，4min
无机粉体表面改性方法综述 唐亚峰 （南华大学化学化工学院无机非金属材料系湖南衡阳） 摘要：表面改性是无机粉体的主要加工技术之一，表面改性对提高无机粉体的应用性能起着关键的作用。改性后的无机粉体分散性提高，同时也改善了粉体和有机高聚物的相容性。本文介绍了无机粉体表面改性的机理、传统的几类改性方法以及两种新型改性方法，并对无机粉体表面改性方法进行展望。 关键词：无机粉体；表面改性；改性方法；新型方法； 前言 无机粉体具有很高的应用性能和应用价值，添加到聚合物材料当中不仅能降低其生产成本，还提高了复合材料的力学性能和综合性能，甚至赋予其绝缘、阻燃等特殊的物理化学性质。 无机粉体一般为微米或纳米级颗粒，由于其粒径小、比表面积大、表面能高，容易发生团聚，难以在复合材料中均匀分散，影响添加效果。无机粉体的表面性质和聚合物有机体系相差甚远，这也使得无机粉体不能很好的分散到材料中。因此，当无机粉体添加到高聚物复合材料时，首先要对无机粉体进行表面改性，使其粒子表面有机化，改善其亲油性和与基体的相容性，增强界面结合能力，从而发挥无机粉体的功能[1]。 本文介绍了无机粉体表面改性的机理、传统的几类改性方法以及两种新型的改性的方法，并分析了这些方法各自的优缺点。最后对无机粉体表面改性方法进行了展望。 1 无机粉体表面改性的机理 由于无机矿物材料是极性或强极性的亲水矿物，而有机高聚物基质具有非极性的疏水表面，彼此相容性差，通常无机矿物材料难以在有机基体中均匀分散，因此如果过多地或者直接将无机矿物材料填充到有机基体中，容易导致复合材料的某些力学性能下降甚至出现脆化等问题。无机粉体表面改性是利用粉体表面的活性基团或电性与某些带有两性基团的小分子或高分子化合物( 表面改性剂) 进行复合改性，使其表面性质由疏水性变为亲水性或由亲水性变为疏水性，从而改善粉体粒子表面的浸润性，增强粉体粒子在介质中的界面相容性，使粒子容易分散在水中或有机化合物中。粉体表面改性是材料制备工程的重要手段，也是新材
浅谈橡胶的各种物性与密度的关系 前言： 在橡胶制品过程中，一般必须测试的物性实验不外乎有： 拉伸强度 2、撕裂强度 3、定伸应力与硬度 4、耐磨性 5、疲劳与疲劳破坏 6、弹性 7、扯断伸长率。 各种橡胶制品都有它特定的使用性能和工艺配方要求。为了满足它的物性要求需选择最适合的聚合物和配合剂进行合理的配方设计。首先要了解配方设计与硫化橡胶物理性能的关系。硫化橡胶的物理性能与配方的设计有密切关系，配方中所选用的材料品种、用量不同都会产生性能上的差异。 1、拉伸强度：是制品能够抵抗拉伸破坏的根限能力。 它是橡胶制品一个重要指标之一。许多橡胶制品的寿命都直接与拉伸强度有关。如输送带的盖胶、橡胶减震器的持久性都是随着拉伸强度的增加而提高的。 A：拉伸强度与橡胶的结构有关： 分了量较小时，分子间相互作用的次价健就较小。所以在外力大于分子间作用时、就会产生分子间的滑动而使材料破坏。反之分子量大、分子间的作用力增大，胶料的内聚力提高，拉伸时链段不易滑动，那么材料的破坏程度就小。凡影响分子间作用力的其它因素均对拉伸强度有影响。如NR/CR/CSM这些橡胶主链上有结晶性取代基，分子间的价力大大提高，拉伸强度也随着提高。也就是这些橡胶自补强性能好的主要原因之一。一般橡胶随着结晶度提高，拉伸强度增大。 B：拉伸强度还跟温度有关： 高温下拉伸强度远远低于室温下的拉伸强度。 C：拉伸强度跟交联密度有关： 随着交联密度的增加，拉伸强度增加，出现最大值后继续增加交联密度，拉伸强度会大幅下降。硫化橡胶的拉伸强度随着交联键能增加而减小。能产生拉伸结晶的天然橡胶，弱键早期断裂，有利于主健的取向结晶，因此会出现较高的拉伸强度。通过硫化体系，采用硫黄硫化，选择并用促进剂，DM/M/D也可以提高拉伸强度，（碳黑补强除外，因为碳黑生热作用）。 D：拉伸强度与填充剂的关系： 补强剂是影响拉伸强度的重要因素之一，填料的料径越小，比表面积越大、表面活性越大补强性能越好。结晶橡胶的硫化胶，出现单调下降因为是自补强性非结晶橡胶如丁苯随着用量增加补强性能增加、过度使用会有下降趣向。低不和橡胶随着用量的增加达到最在值可保持不变。 E：拉伸强度与软化剂的关系：
---------------材料科学与工程专业成型加工工艺课程设计题目：丁苯橡胶的增强改性 姓名：季赛 学号： 150412108 班级： 2012级材料（1）班 指导老师：张建耀职称：高级工程师\教授 起止日期： 2015.11.23——2015.12.6
目录 1.设计背景 (4) 1.1改性加工目的 (4) 1.2乳聚丁苯橡胶 (6) 1.3溶聚丁苯橡胶 (6) 1.4粉末丁苯橡胶 (8) 2.丁苯橡胶增强改性加工工艺原理 (8) 2.1炭黑增强丁苯橡胶应用 (8) 2.2炭黑的补强机理 (8) 3.丁苯橡胶改性原料、助剂及设备介绍 (9) 3.1原料及助剂 (9) 1）原料 (9) 2）炭黑 (10) 3）硬脂酸 (10) 4）氧化锌 (11) 6）防老剂 (11) 7)石蜡油 (11) 8)防焦剂 (12) 9)促进剂 (12) 10)硫化剂 (13) 3.2主要设备与仪器 (13) 3.2.1混炼机 (13) 3.2.2拉伸试验机 (14) 4.加工工艺及加工流程图 (14) 4.1 配方设计 (14) 4.2加工方法 (15) 1）炼前处理 (15) 2）炭黑-橡胶混炼 (15) 3）后加工工艺 (16)
4）强度测量 (16) 4.2产品性能测试项目、性能及测试标准 (16) 1）性能指标 (16) 2）性能参数标准 (18) 4.3加工流程图 (18) 5. 设计总结 (18)
1.设计背景 丁苯橡胶（SBR) ，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。 中文名: 丁苯橡胶外文名: Polymerized Styrene Butadiene Rubber 密度: 1.04 g/mL 性状: 白色疏松柱状固体 1.1改性加工目的 炭黑增强丁苯橡胶是以橡胶为基体，以炭黑颗粒为增强相的复合材料。炭黑在橡胶体系中起补强和填充作用，以改善橡胶制品性能。纯丁苯橡胶拉伸强度只有3.5MPa，没有应用价值，加入炭黑补强后，其拉伸强度提高到25MPa左右。 按聚合工艺，丁苯橡胶分为乳聚丁苯橡胶（ESBR）和溶聚丁苯橡胶（SSBR）。与溶聚丁苯橡胶工艺相比，乳聚丁苯橡胶工艺在节约成本方面更占优势，全球丁苯橡胶装置约有75%的产能是以乳聚丁苯橡胶工艺为基础的。乳聚丁苯橡胶具有良好的综合性能，工艺成熟，应用广泛，产能、产量和消费量在丁苯橡胶中均占首位。充油丁苯橡胶具有加工性能好、生热低、低温屈挠性好等优点，用于胎面橡胶时具有优异的牵引性能和耐磨性，充油后橡胶可塑性增强，易于混炼，同时可降低成本，提高产量。目前，世界上充油丁苯橡胶约占丁苯橡胶总产量的 50-60%。 乳聚丁苯橡胶，由丁二烯、苯乙烯为主要单体，配以其他辅助化工原料，在一定工艺条件下，经乳液法聚合首先生成丁苯胶浆，脱除胶浆中未转化的单体后，再经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶。 溶聚丁苯橡胶，由丁二烯、苯乙烯为主要单体，在烃类溶剂中，采用有机锂化合物作为引发剂，引发阴离子聚合制得的聚合物胶液，加入抗氧剂等助剂后，经凝聚、干燥等工序而生产出产品胶。
浅谈橡胶使用炭黑的局限性 现代橡胶行业起源于天然胶，发展得益于轮胎行业，作为有效的伴随材料，炭黑的作用不可忽视！然所有事物有利有弊，时至今日，炭黑的固有顽疾日益显现： 1.迁移性缺陷：在轮胎以外的多数领域，尤其是电子行业，玩具行业，卫生医药领域，体育用品行业，日常用品领域，炭黑可用可不用，甚至被限制使用；2000年左右，本人当时接触到一张原文图纸，供给日本的索尼公司电子设备的一个外形简单的不能再简单的黑色橡胶脚垫。居然要求满足迁移性规定，即用一定的负荷物品恒温加载紧密接触白色物件的橡胶制品一定的时间，不应有超过标准的颜色变异；同时快速检验的方法，用橡胶制品擦拭报纸，所产生的碎屑和划过的痕迹，不应有明显黑痕；手指甲划过，痕迹能迅速消失。时至今日，类似的标准越加规范，也被越来越多的用户作为要求提出，这个领域配方设计原则已经被很多做个类似要求产品技术人员所掌握；没做个这类要求产品的人，尤其是做个橡胶杂品出口的人，未必懂的，无论多么纯净的炭黑都是被限制使用用量的；而所谓的黑，最好是色素炭黑，基于成本，也可以使用少量N550染黑；这就颠覆了炭黑是个好东西，用浅色填料性能低下，只是降低成本的结论 2.受PAHS法规限制了在杂品的广泛性应用：做过出口橡胶制品的厂家都知道，PAHS是目前比较苛刻的技术壁垒，在轮胎行业之外，出口欧盟要相当注意这个环保标准，如果是第一类，比如潜水绑带，电动工具，切忌用炭黑，你用谁家的炭黑都是一个鬼样，保证你过不了SGS等第三方的检测；侥幸出口到了欧盟国家，尤其是德国，再喊爹爹是李刚也没辙，呵呵呵！如果要求是黑色的怎么办？方法同第一条，但区别是只能用色素炭黑，别省了； 3.对硅橡胶不适用：硅橡胶的最好补强剂是什么？相信每一个搞橡胶的都知道这个常识；需要高抗撕，高耐磨，如果按固有思维，炭黑是最好的补强剂，粒径越小的补强性能越好，耐磨越好；对不起，事实上炭黑加的越多越熟不好了；其实有时候别的材料比炭黑补强好的多；但也不一定都是气相法SiO2； 4.在氟橡胶的有限使用：氟橡胶用炭黑吗？在非高级别的，N多次公开技术交流会上，世界氟橡胶的巨头日本大金和意大利苏威公司都提供类似的大量资料和配方实例，没有直接的书面结论去禁锢你如何配方设计，但是玩过氟橡胶的人应该知道，为什么使用大粒径非补强的N990级别的炭黑综合性能比较好，而炭黑家族的其它牌号为什么不咋用；炭黑在氟橡胶的作用是什么？ 5.在轮胎行业的不足：说说轮胎，1992年米其林公开资料中宣布的绿色轮胎，倡导了一种环保的理念；90年代末一篇简讯也透露固特异公司与某公司合作研发不要炭黑不用天然胶的新型轮胎，彩色的，理论耐磨是NR的10倍，国内有识之士敏锐的意识到在传统的轮胎领域很难追赶并超越时，一个革命性的技术可能是中国轮胎行业的翻身仗，部分单位进行了一些有益的尝试，在个别领域取得了一定的效果。注意，这是不用炭黑的轮胎，为什么被奉为“万能之神的炭黑”会被弃之呢？虽然这个项目至今还没有取得根本性突破，但是不要盲从已经从炭黑轮胎赚了钱陶醉的CEO访谈，也不要对外行的领导起逆反心态，为什么不马上意识到，市场的商机在这里？研发的课题在这里呢？炭黑较高的多环芳烃含量，是顽疾，但是还没有开发完全取代炭黑的方案；轮胎行业对PAHS暂时的豁免放宽，是目前没有更好的替代方案的无可奈何而已；外行人说的彩色轮胎，轮胎巨头提出的绿色轮胎，都是对轮胎行业的一种鞭策，激励橡胶从业者去开发满足客户要求的新产品，就像当初用只能用硫磺硫
材料表面改性方法 材料表面改性是指不改变材料整体（基体）特性，仅改变材料近表面层的物理、化学特性的表面处理手段，材料表面改性也可以称为材料表面强化处理。 现代材料表面改性目的：是把材料表面与基体看作为一个统一的系统进行设计与改性，以最经济、最有效的方法改变材料近表面层的形态、化学成份和组织结构，赋予新的复合性能，以新型的功能，实现新的工程应用。现代材料表面改性技术就是应用物理、化学、电子学、机械学、材料学的知识,对产品或材料进行处理，赋予材料表面减磨、耐磨、耐蚀、耐热、隔热、抗氧化、防辐射以及声光电磁热等特殊功能的技术。 分类： 1、传统的表面改性技术： 表面热处理：通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。表面淬火是表面热处理的主要内容，其目的是获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。 表面渗碳：面渗碳处理:将含碳(0.1~0.25)的钢放到碳势高的环境介质中,通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层,再经过淬火\回火,使工件的表面层得到碳含量高的M,而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量低的M,M的硬度主要与其碳含量有关,故经渗碳处理和后续热处理可使工件获得外硬内韧的性能. 2、60年代以来：传统的淬火已由火焰加热发展为高频加热 高频加热设备是采用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内磁力线通过金属材质时，使锅炉体本身自行高速发热，然后再加热物质，并且能在短时间内达到令人满意的温度。 3、70年代以来： 化学镀：是指在不用外加电流的情况下,在同一溶液中使用还原剂使金属离子在具有催化活性的表面上沉积出金属镀层的方法。 4、近30年来： 热喷涂：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备
氟碳橡胶改性涂层材料赋予橡胶表面的耐磨、防粘等特性V1.0 在航空航天工业、汽车工业、机械制造、石油开采、炼油及其他工业生产中,需要大量在燃油、润滑油、液压油等油类中使用的橡胶制品,然而按标准工艺生产的橡胶制品均存在耐磨性、耐油等方面的不足，人们通过采用各种化学粘结、等离子喷涂、离子注入等方法,对橡胶进行处理,皆因过程复杂、设备昂贵、性能不理想, 而得不到广泛应用；即使是二氟化氙(XeF2)表面氟化的表面处理也因需要特殊设备而无法进入寻常生产厂而同样得不到广泛的应用。 因此操作简单，处理效果好的表面处理是工业界急需要找寻的工艺方法。氟碳表面改性涂层材料赋予普通橡胶的表面耐磨、防粘、耐腐等特性来解决这类问题。 一、普通橡胶普遍存在的问题： 1、耐油问题：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。橡胶的耐油性,取决于橡胶和油类的极性,橡胶分子中含有极性基团,如氰基、酯基、羟基、氯原子等,会使橡胶表现出极性。极性大的橡胶和非极性的石油系油类接触时,两者的极性相差较大,此时橡胶不易溶胀。如丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氟橡胶、氟硅胶等对非极性的油类有良好的耐油性。近年来,世界各国都在大力开发综合性能优良的耐油橡胶,主要是利用合成阶段的改性、多元共聚,加工阶段的不同橡胶共混、橡塑并用、添加有用的填充剂等方法来改善耐油橡胶的综合性能,已取得了很大的成效。 2、耐磨性问题橡胶的主要用途之一是用作活动密封件。由于旋转轴的转速较高,密封制品要承受很大的摩擦扭矩,尤其是在润滑效果不良的情况下,密封区域的生热较大,会导致胶料发粘或与金属粘合性能提高,使密封件破坏,进而导致密封失效。降低摩擦区域温度比较有效的方法之一是在橡胶中加入润滑填料,以降低胶料的摩擦因数。如二硫化钼及石墨加入橡胶生产配方中。另外，使用聚四氟乙烯（PTFE），聚四氟乙烯具有优良的耐介质和耐大气老化性能,使用范围广,有良好的自润滑性能,摩擦因数很小,将其包覆在橡胶表面可大大减小橡胶制品的表面摩擦因数,提高耐磨性能和耐介质性能。但是,聚四氟乙烯的表面能较低,很难与其它材料复合,目前研究的聚四氟乙烯包覆方法有如下几种：辐照接枝法、等离子体活化法、化学腐蚀法、静电喷涂法、媒介法。而经氟碳橡胶表面改性性处理的过的橡胶能达到比聚四氟乙烯更小的表面能。 二、一般橡胶表面化学改性的方法及应用局限性：表面改性可在不影响橡胶胶基材性能的性况下减小其表面的微观结构、致密封性、耐磨性。表面改性的方法分为表面化学改性和物理包覆。表面化学改性方法有氟化、溴化、碘化和磺化,其中氟化的方法有：XeF2氟化，等离子体活化氟化及离子注入法。用二氟化氙晶体对橡胶制品进行表面氟化已实现了工业化应用；物理包覆方法主要有聚对亚苯基二甲基薄膜包覆、润滑膜表面涂覆、聚四氟乙烯包覆和其它氟化物包覆。 1、各种表面化学改性性方法只是对橡胶表面进行改进，处理后表面改性层易磨损，使用时间有限； 2、各种改性方法只能做为表面处理剂，不能作为配方综合的提高橡胶综
橡胶用炭黑的分类及用途 It was last revised on January 2, 2021
橡胶用炭黑的分类及用途： 命名系统是把炭黑胶料的硫化速度和结构等因素考虑进去的，由4个系统构成。第一个字母代表英文字母代表胶料的硫化速度。N代表正常（normal）硫化速度，S代表缓慢（slow）硫化速度。后面3个字母第一字母代表炭黑氮表面积范围。第二个和第三个数字是反应不同的结构程度。（这些都是由国家标准的） N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10％-20％，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品 N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。硫化胶的高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。 N660本品适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。 N774适用于各种橡胶，本品是除热裂法炭黑之外的粒径最大（产品粒径为80- 170nm）、结构最低的炭黑品种，多用于轮胎胎体的缓冲层和帘布层胶料、胶管、压出制品、各种工业橡胶制品，以及电线、电缆等本品在胶料中可以大量填充，其硫化胶伸长率高、生热低、弹性高、耐老化性能良好。本品亦可代替热裂法炭黑使用。
热裂解法炭黑：橡胶炭黑N990系列炭黑则采用天然气为原料，在隔绝空气的条件下无火焰燃烧，裂解生成，称热裂解法炭黑，碳黑N990其基本性能与炉法炭黑有较大区别。碳黑N990优点主要表现在：一、粒子尺寸和分布，平均粒子尺寸为280nm,氮表面积7-11平方米/克，吸磺值为10克/公斤，CTAB法表面积为9平方米/克；二、粒子聚集度很小或说结构很低，显示为许多单独的球形炭黑粒子，基他部分由为数不多的熔接粒子组成，对比其它品种炭黑，整体聚集度很低。物化性质：N330是应用最为广泛的高耐磨碳黑，本品的耐磨性能不如N220，但比槽法碳黑好。用途：本品主要用于轮胎胎面，帘布胶，胎侧及各种橡胶制品。用法和作用：本品是一种补强性能良好的碳黑，能赋予胶料较好的强伸性能，抗撕裂性能，耐磨性和弹性。使用本品的乘用胎的滚动损失在N300系列中仅大于N351，比其他都小，在胶料在中分散和压出性能亦好，适用于各种合成橡胶和天然橡胶。N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10%-20%，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品。 N234耐磨性比N220约高10%，在高苛刻度下使用，更能显示出良好的耐磨性能。主要用于高速轮胎面胶和高质量的橡胶制品。 N326在天然橡胶中具有较高的拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性及抗蹦裂性能。主要用于要求强度高、生热低的轮胎(包括越野胎)胎面胶，也适用于输送带、密封制品及其他高质量橡胶工业制品。 N330是一种补强性能良好的炭黑，能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。主要用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品。 N339在胎面胶料中的补强性能、耐磨性能及抗裂口增长性能近于N220炭黑，特别适用于丁苯橡胶与顺丁胶并用体系。主要用于乘用胎、卡车胎胎面胶，输送带、胶管及各种要求耐磨性高的橡胶工业制品。 N375与N339性能基本相同，生热比N339稍低。主要用于轿车胎、载重胎及越野胎胎面胶。 N550适用于天然橡胶和各种合成橡
第19卷,第4期 光 谱 学 与 光 谱 分 析V ol.19,No.4,pp553-555 1999年8月 Spectroscopy and Spect ral Analysis Aug ust,1999 表面改性医用橡胶的光谱研究* 罗传秋 刘 泳 杨继萍 翁 健 北京大学化学与分子工程学院,100871 北京 摘 要 本文用衰减全反射傅里叶红外光谱(A T R-F T IR)和X射线光电子能谱(X P S)对两种表面改性的耐 药性能优良的医用橡胶样品进行了研究,结果表明两种样品表面层和体相组成完全不同,其表面层为氟化聚 合物,体相为丁基橡胶。样品Ⅱ表面层氟的相对含量高于样品Ⅰ表面,且以CF2为主;在相同条件下进行氩离 子刻蚀,样品Ⅱ表面层较样品Ⅰ表面层不同深度的F/C原子比的变化相对小。 主题词 医用橡胶, 表面改性, 红外光谱, 光电子能谱 1999-04-20收,1999-05-28接受;*本课题获得分子动态与稳态结构国家重点实验室的资助 引 言 丁基橡胶不仅具有优良的气密性,其耐热耐水耐油性耐摩擦性亦佳,并且具有较好的抗氧化性,常用做药品瓶塞,但是其耐药性即化学惰性有限,在接触某些药品时会使药品变色,甚至使液体药品产生浑浊变质。为此采用多种方法对其表面进行改性,使其表面具有化学惰性。国际上现多采用赋予橡胶塞表面氟化聚合物层,此法既经济又实用。本文用表面光谱分析的有力手段(A T R-F T IR和X P S方法),对两种耐药性能甚佳的橡胶塞进行了分析,并对这两种样品的表面层与体相的组成进行了比较。 1 实验部分 1.1 样品与仪器设备 样品三种:代号Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅰ和Ⅱ为表面具有改性层的医用胶塞,Ⅲ为已知组成的丁基胶塞。 每种胶塞用刀片分别取表面层薄片(代号1),内部薄片(代号2);厚度为0.5～ 1.0mm。刀片用乙醇清洗,样品要求平整。 仪器:[美]Bio-RA D F T S-65A衰减全反射傅里叶红外光谱;[英]V G公司ESC A L AB-5型多功能电子能谱仪; O ly mpus BH2型显微镜(带照相设备)。 1.2 实验条件 (1)A T R-F T IR分辨率为4cm-1,扫描次数32; (2)X P S用A1靶,管压10kV,管流18.5m A。样品表面刻蚀用氩离子束,实验采取两种条件,离子束加速电压3kV,样品电流50μA,12min;4kV,90μA,5min;每隔1min将样品盘转动90°,以保证对样品膜表面溅射的均匀性。 (3)显微照相放大倍数为4,10,20,40。2 结果与讨论 1.目测未改性丁基胶塞Ⅲ与改性的胶塞Ⅰ和Ⅱ表面有明显的差别,Ⅰ和Ⅱ表面光亮,用显微镜分别观察两类样品的纵剖面薄片,可见经表面改性的样品Ⅰ和Ⅱ表面具有一层一定透明度的聚合物膜,它与本体之间界面无空隙;样品Ⅲ无分层现象。经放大拍照,测量样品Ⅰ和Ⅱ的表面层平均厚度分别为0.24和0.22mm。 2.A T R-F T IR可以测试样品浅表面分子中基团的振动转动,其探测深度一般小于500nm,A T R-F T IR的实验结果见图1、图2、图3和表1。图1、图2分别是样品Ⅰ、Ⅱ的表面和内部薄片的A T R-F T IR图,图3是已知丁基胶塞的A T R-F T I R图。由图1、2可见Ⅰ和Ⅱ两种样品表面层和内部的特征基团有明显的差别,其内部Ⅰ-2和Ⅱ-2的特征谱带与样品Ⅲ(见图3)的特征谱带一致。 Fig.1 ATR-FTIR spectra of sampleⅠ
镁合金表面熔覆改性技术 Surface Overlaying Modification Technology of Magnesium Alloys 摘要评述了镁合金表面熔覆改性技术的国内外发展概况，着重介绍了热喷涂、激光熔覆及热喷涂+激光重熔复合熔覆3种处理工艺和熔覆涂层材料，提出采用热喷涂+激光熔覆合法熔覆工艺、镁合金表面熔覆非晶合金以及熔覆高熔点涂层是提高镁合金表面性能的有效方法，具有良好的应用前景。 关键字：镁合金表面改性研究进展 Abstract:Recent developments of the application of surfacing overlaying modification technology of magnesium alloys are reviewed. The main treatment processes including thermal spraying, laser cladding and a two-step composite method, thermal spraying firstly then laser cladding, are introduced emphatically. Moreover, coating materials for surface modification of magnesium alloy are also summarized. It's pointed out that the composite technology of thermal spraying firstly then laser cladding, overlaying amorphous alloys coating and high melting point materials coating are effective methods of enhancing surface performance of magnesium alloys, which have good application prospects and are worth further studying. Key words magnesium alloys, surface modification, research progresses 1 序言 镁合金因密度低.比强度、比刚度高.电磁屏蔽性好.减震性好.以及优良的切削加工性能.在航空、汽车和电子通讯等行业中得到广泛的应用。但是镁的化学稳定性低.电极电位很负（-2.34V）耐蚀性差.月_镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差.在某种程度上制约了镁合金材料的广泛应用。因此.如何提高镁合金的耐磨、耐腐蚀及耐热等综合性能已成为当今镁合金材料研究、发展的重要课题。有效的途径之一是对镁合金表而进行表而改性处理.在基体材料的表而形成相应的保护层。 日前，镁合金表而处理上要有化学转化、阳极氧化、表而渗层、表而电镀等方法这些方法都存在一些局限性.要么对环境有较人污染.要么所制得的涂层厚度、致密性有限而不能够有效保护。然而采用表而熔覆改性处理.如热喷涂、激光熔覆等方法.就可以克服以上不足.既环保又满足使用性能。本文综述了近年来国内外镁合金表而熔覆改性处理技术和熔覆涂层材料的发展概况。 2 镁合金表面熔覆工艺 2.1 热喷涂工艺 热喷涂技术几乎适用各种材料对零件表而的喷涂.对零件的尺寸大小及形