席云俠(徐州市奎東巷2號樓西單元101室,徐州 221003)
摘 要:介紹了SAC—Ⅲ型硅鋁炭黑在黑色橡膠制品中的應用,其可以取代白炭黑、陶土、水楊酸,也可部分取代傳統炭黑、氧化鋅等。揭示了硅鋁炭黑在橡膠制品中的應用前景。
關鍵詞:硅鋁炭黑;橡膠制品;沉淀法白炭黑
中圖分類號:TQ330.38+3 文獻標識碼:B 文章編號:1005-4030(2005)03-0022-02
硅鋁炭黑是以煤矸石為主要原料,我國自主研究開發的新型工業填料,具有原材料資源豐富、生產工藝簡單、較好的綜合技術性能和廣泛的適應性等特征[1,2],其價錢便宜,為傳統炭黑的1/3~1/5,具有很強的競爭力和生命力。在取得了使用性能接近軟質炭黑的效果后,考慮到SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑的主要成份是二氧化硅,它在黑色橡膠制品中能不能代替沉淀法白炭黑?本文通過試驗取得了能代替多種助劑的結果,說明硅鋁炭黑的深入研究和開發是一件很有意義的事情,希望得到有關方面的支持和幫助,使硅鋁炭黑的應用得到健康的發展。
1 實驗
1.1 原材料
SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑,江蘇省煤矸石綜合利用研究所提供,主要成份[3]:二氧化硅,50.62%;氧化鋁,21.98%;類炭黑,17%;其他金屬氧化物(氧化鐵、氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣等),10%左右。理化性能:pH值,7.65;密度,1.773g/cm3;比表面積,40.9m2/g;吸碘量,52.55mg/g;平均粒度,0.1~0.6μm;DPG吸收率,2.8%;DBP吸收值,0.41ml/g;外觀顏色黑色。
1.2 實驗配方
配方1:沉淀法白炭黑填充天然橡膠配方[4,5]:天然橡膠,100;硬脂酸,2;氧化鋅,5;凡士林,4;促進劑M,0.5;促進劑D,0.7;硫黃,3;沉淀法白炭黑,60。
配方2:使用沉淀法白炭黑橡膠制品配方:煙片膠,100;氧化鋅,30;硫黃,0.3;促進劑TT,2.5;防老劑4010,2;防老劑D,2;古馬隆(固),6;混氣炭黑,20;沉淀法白炭黑,15;水楊酸,0.5;陶土,10。
1.3 試驗設備及測試方法
150mm開煉機;25t平板硫化機;拉力試驗機。物理機械性能測試按GB528硫化膠的拉伸性能測試方法進行。其他項目如硬度、彈性、耐老化性能等均用常規測試儀器測試。
2 結果與討論
膠料性能測試結果列于表1~表3。表1列出了用SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑代替沉淀法白炭黑填充天然橡膠硫化膠的物理機械性能測試數據。編號81-1為原配方,80-60為代替后的配方。從中可看出,各項測試值均超過沉淀法白炭黑的性能指標。說明用SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑代替沉淀法白炭黑是可能的。
表2中的80-58是生產使用配方硫化膠的物理機械性能。80-72是用SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑代替80-58中的沉淀法白炭黑和陶土的試驗結果。2個制品配方的性能非常接近,復試是為了考察它的重現性,試驗結果很好。由這些數據可明顯看出,用SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑代替沉淀法白炭黑和陶土是可行的,且可以簡化工藝。表3中的數據是在表2的基礎上進行的新探索。在取代了白炭黑和陶土的80-72配方中又省去了水楊酸和部分氧化鋅、混氣炭黑的試驗結果。
表3中的80-77配方,除沒有水楊酸外,與80-72完全相同,其性能幾乎完全相同。說明在80-72配方中使用SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑還可省去水楊酸,起到防焦劑的作用。
表3中80-75,80-76分別在80-72的基礎上多取代了10份、5份混氣炭黑的試驗結果,硫化膠的物理機械性能略低。筆者認為,通過適當調整配方,完全可能在代替上述3種物料的基礎上,再取代部分傳統炭黑。這一思考的依據是SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑中含有類炭黑的物質[6]。表3中80-74,80-78是在80-72的基礎上,希望能代替部分氧化鋅所做的探索試驗,因為SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑中,還含有30%左右的各種金屬氧化物。80-74,80-78是分別取代10份、5份氧化鋅的試驗結果,從這2個配方所取得的數據看,少量取代氧化鋅也是可能的。
綜觀上述試驗結果,從宏觀上看硅鋁炭黑與沉淀法白炭黑、陶土、混氣炭黑、氧化鋅都無相似之處,如果說有相似之處的話,那就是它們均為粉狀物。但從微觀角度去分析,SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑既含有二氧化硅(類似白炭黑)及氧化鋁、鐵、鈦、鈣、鎂、鉀、鈉等金屬氧化物[6],又含有類似炭黑的混合物。這些物質在橡膠制品中都能起到填充、補強、改性作用。所以完全有理由說,在橡膠制品中使用硅鋁炭黑,可同等取代多種助劑[7]。
3 結論
在深色橡膠制品中使用硅鋁炭黑SAC-Ⅲ型產品,可以起到代替白炭黑、陶土等淺色填料;部分代替傳統炭黑、氧化鋅,可降低成本、減化工藝;可省去水楊酸,起到防焦劑的作用。致謝:以上試驗是在徐州橡膠廠試驗室幫助下完成的,王振生,韓淑英,郭瑞康,蘆振安等同志,直接參加了實驗工作,在此表示感謝!
