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(yīng)用,其可以取代白炭黑、陶土、水楊酸,也可部分取代傳統(tǒng)炭黑、氧化鋅等。揭示了硅鋁炭黑在橡膠制品中的應(yīng)用前景。
關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(fā)的新型工業(yè)填料,具有原材料資源豐富、生產(chǎn)工藝簡單、較好的綜合技術(shù)性能和廣泛的適應(yīng)性等特征[1,2],其價(jià)錢便宜,為傳統(tǒng)炭黑的1/3~1/5,具有很強(qiáng)的競爭力和生命力。在取得了使用性能接近軟質(zhì)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(yàn)取得了能代替多種助劑的結(jié)果,說明硅鋁炭黑的深入研究和開發(fā)是一件很有意義的事情,希望得到有關(guān)方面的支持和幫助,使硅鋁炭黑的應(yīng)用得到健康的發(fā)展。
1 實(shí)驗(yàn)
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(shí)驗(yàn)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(jìn)劑M,0.5;促進(jìn)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(jìn)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(yàn)設(shè)備及測試方法
150mm開煉機(jī);25t平板硫化機(jī);拉力試驗(yàn)機(jī)。物理機(jī)械性能測試按GB528硫化膠的拉伸性能測試方法進(jìn)行。其他項(xiàng)目如硬度、彈性、耐老化性能等均用常規(guī)測試儀器測試。
2 結(jié)果與討論
膠料性能測試結(jié)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(jī)械性能測試數(shù)據(jù)。編號81-1為原配方,80-60為代替后的配方。從中可看出,各項(xiàng)測試值均超過沉淀法白炭黑的性能指標(biāo)。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(chǎn)使用配方硫化膠的物理機(jī)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(yàn)結(jié)果。2個(gè)制品配方的性能非常接近,復(fù)試是為了考察它的重現(xiàn)性,試驗(yàn)結(jié)果很好。由這些數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)是在表2的基礎(chǔ)上進(jìn)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(yàn)結(jié)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(chǔ)上多取代了10份、5份混氣炭黑的試驗(yàn)結(jié)果,硫化膠的物理機(jī)械性能略低。筆者認(rèn)為,通過適當(dāng)調(diào)整配方,完全可能在代替上述3種物料的基礎(chǔ)上,再取代部分傳統(tǒng)炭黑。這一思考的依據(jù)是SAC-Ⅲ型硅鋁炭黑中含有類炭黑的物質(zhì)[6]。表3中80-74,80-78是在80-72的基礎(chǔ)上,希望能代替部分氧化鋅所做的探索試驗(yàn),因?yàn)镾AC-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(yàn)結(jié)果,從這2個(gè)配方所取得的數(shù)據(jù)看,少量取代氧化鋅也是可能的。
綜觀上述試驗(yàn)結(jié)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(zhì)在橡膠制品中都能起到填充、補(bǔ)強(qiáng)、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(jié)論
在深色橡膠制品中使用硅鋁炭黑SAC-Ⅲ型產(chǎn)品,可以起到代替白炭黑、陶土等淺色填料;部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(yàn)是在徐州橡膠廠試驗(yàn)室?guī)椭峦瓿傻?王振生,韓淑英,郭瑞康,蘆振安等同志,直接參加了實(shí)驗(yàn)工作,在此表示感謝!
