季銨鹽在橡膠硫化中替代氧化鋅及其機(jī)理研究.pdf

1、最近，減少橡膠膠料中氧化鋅的用量已成為一項(xiàng)重要的研究課題，因?yàn)榭扇苄凿\化合物對水生物有害。在橡膠制品，尤其是輪胎的生產(chǎn)、使用和回收過程中會(huì)向環(huán)境中釋放鋅。因此，尋找一種可以代替氧化鋅或可以減少使用氧化鋅的新型物質(zhì)變得越來越重要。
　　我們前期在對有機(jī)粘土補(bǔ)強(qiáng)橡膠的研究中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)粘土中的季銨鹽可以起到分解促進(jìn)劑、促進(jìn)硫化的作用，甚至可以替代氧化鋅進(jìn)行硫化，這一發(fā)現(xiàn)十分重要，也逐漸成為中外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。因此，本課題主要研究了季銨鹽

2、的作用機(jī)理，并成功應(yīng)用在全丁苯橡膠輪胎胎面膠中，解決了丁苯橡膠硫化過程中花紋圓角和胎面缺膠的問題;另外，本課題還用季銨鹽代替氧化鋅，減少輪胎灰分排出和環(huán)境污染，同時(shí)保證膠料具有較優(yōu)的性能，研究出一種不含氧化鋅的輪胎胎面膠。
　　季銨鹽能夠調(diào)節(jié)硫化的作用機(jī)理在于，其可以提前分解，加劇硫化絡(luò)合物的不穩(wěn)定性，提高硫化效率，縮短焦燒時(shí)間和正硫化時(shí)間，并提高交聯(lián)密度。
　　本課題的一個(gè)重要研究成果是用季銨鹽代替氧化鋅，制備一種不含氧化

3、鋅的輪胎胎面膠。研究發(fā)現(xiàn)，膠料中若不含氧化鋅，促進(jìn)劑的分解不充分，無法形成硫化絡(luò)合物，焦燒時(shí)間和硫化時(shí)間顯著延長，物理機(jī)械性能等明顯下降;用季銨鹽調(diào)節(jié)后，硫化性能趨于穩(wěn)定，物理機(jī)械性能不僅優(yōu)于不含氧化鋅膠料，而且優(yōu)于含有氧化鋅的膠料。具體到耐磨、耐切割等動(dòng)態(tài)性能，季銨鹽代替氧化鋅的膠料，需要第二硫化促進(jìn)劑的輔助，促進(jìn)劑CZ和TT并用的效果較優(yōu)。
　　在工業(yè)實(shí)踐中，現(xiàn)有模具主要針對天然橡膠開發(fā)，而現(xiàn)有配方中丁苯橡膠應(yīng)用越來越普遍，與

4、現(xiàn)有模具不匹配現(xiàn)象突出。因此，本課題將季銨鹽的研究成果成功應(yīng)用到全丁苯橡膠胎面中，可以明顯的提高丁苯橡膠的硫化速度，T10和T90都減少，并且最高與最低轉(zhuǎn)矩之間的差值增大，說明交聯(lián)密度也隨之提高。由于交聯(lián)密度的增大，季銨鹽改性膠料的硬度、定伸應(yīng)力增大，斷裂伸長率降低，磨耗性能提高，撕裂強(qiáng)度和耐切割性能先提高后降低，說明季銨鹽可以非常明顯的調(diào)節(jié)膠料的性能，加入量不宜太高，且有最佳用量，成功解決了丁苯橡膠胎面膠硫化過程中出現(xiàn)的胎面缺膠和花紋