改性T-ZnOw掺杂NR垫板的性能

    四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)因其独特的立体四针状结构、高强度及半导体等性质,成为一种性能优良的橡胶填充材料[1-3]。随着T-ZnOw产业化规模的不断扩大,其大量替代玻璃纤维、活性氧化锌等补强材料将成为必然趋势。为了实现锌冶金行业的持续健康发展,须使锌冶金材料向产品附加值更高的产业链下游延伸。因此,对锌材料的应用规律进行系统研究和对相应锌产品进行研发具有重大的现实意义。

    本工作将T-ZnOw用于NR减震橡胶垫板配方中,研究改性前后T-ZnOw用量对NR垫板物理性能的影响,以期为研制新型高速铁路所需的具有良好弹性及减震、降噪、缓冲和绝缘等功能的阻尼减震橡胶垫板积累基础数据。

    1 实验

    1.1 主要原材料

    NR,SCR5,云南曲靖产品;T-ZnOw,实验室自制;硅烷偶联剂KH-570,上海耀华化学试剂科技有限公司产品;炭黑N330和N774,四川成都红鹰炭黑厂产品。

    1.2 试验配方

    NR 100,炭黑N330/N774 50,其它矿物补强剂 30,活性氧化锌 5,硬脂酸 1,古马隆树脂 5,石蜡 1.5,防老剂RD 1,硫黄 3,促进剂M/A/B 3,T-ZnOw 变品种、变量。

    1.3 试样制备

    (1)T-ZnOw的湿法表面化学改性

    将T-ZnOw在pH值为6的条件下室温水解1 h,然后在65e下采用3份硅烷偶联剂KH-570处理2 h。

    (2)NR垫板制备

    将NR置于开炼机上塑炼,分别将2.5,5,10和15份改性前后的T-ZnOw掺杂到NR垫板胶料中,制成质量均匀的混炼胶。在混炼过程中,尽量减少机械剪切力对T-ZnOw的四针状空间结构的破坏。

    将混炼胶停放24 h,在平板硫化机上硫化,硫化条件为140e@8 min。

    1.4 测试分析

    将NR垫板胶料制样,分别采用微机控制电子万能试验机和阿克隆磨耗试验机按照相应国家标准测试试样的拉伸强度、拉断伸长率和阿克隆磨耗量。采用扫描电子显微镜(SEM)观察未改性和改性T-ZnOw掺杂NR垫板试样磨耗后的表面形貌。

    2 结果与讨论

    2.1 拉伸性能

    改性前后T-ZnOw用量对NR垫板试样拉伸强度和拉断伸长率的影响如图1和2所示。

    从图1和2可以看出,无论T-ZnOw改性与否,NR垫板试样的拉伸强度和拉断伸长率均随着T-ZnOw用量的增大呈现先增大后减小的趋势,说明T-ZnOw用量恰当时,其对试样的拉伸强度和拉断伸长率有明显的正面效应。另一方面,改性T-ZnOw正面效应明显优于未改性T-ZnOw,并且相应硫化胶性能下降趋势有所减缓。这是由于改性后T-ZnOw与NR基体间的界面结合力增强,在一定的界面结合力作用下,通过应力传递,晶须可以为基体承担一定的负荷。这也能证明硅烷偶联剂的官能团一端与NR基体确实发生了化学反应或物理缠结,从而提高了试样的物理性能。