酚醛樹脂改性煤粉增強填料的力化學法制備研究.pdf

1、煤結(jié)構(gòu)的特殊性使超細煤粉可部分或全部替代碳黑用作橡膠增容和補強填料。為了提高超細煤粉的補強增容效果，通常用醇胺類有機小分子、各種偶聯(lián)劑或原位聚合物等對其進行表面改性。線型酚醛樹脂(LPF，簡稱FP)也是某些橡膠常用的增強填料，將LPF作為改性劑對超細煤粉進行改性，制備兼具超細煤粉和LPF補強性能的LPF改性超細煤粉增強填料的研究工作鮮為報導。 本文在行星球磨機上采用力化學方法探討了LPF改性劑對不同變質(zhì)程度的(云南褐煤、神府3-

2、1煤和銅川煤)煤超細粉的表面改性的作用，制備了LPF改性煤粉(Coal-g-PF)增強填料，并進一步研究該增強材料對丁腈橡膠(NBR)的增強作用。 首先研究了球料比、球磨時間和改性劑添加量等因素對云南褐煤表面PF接枝率的影響。結(jié)果表明，在鋼球(Φ16、Φ10、Φ6)配比為3∶2∶1，球磨機轉(zhuǎn)速為300r/min，PF添加量為4％時，球料比為15∶1，球磨時間為4.5h時，接枝率較高。在此基礎上，進一步研究了PF添加量變化對不同變

3、質(zhì)程度煤超細粉體PF轉(zhuǎn)化率和接枝率的影響。結(jié)果表明：隨著PF添加量的增加，超細煤粉PF接枝率呈增大趨勢，而PF轉(zhuǎn)化率開始時上升很快，隨后隨PF添加量的增加趨于平穩(wěn)；褐煤PF最大轉(zhuǎn)化率為84％，對應PF的添加量和接枝率分別為3％和2.52％，單位接枝率的轉(zhuǎn)化率為19.08；神府煤PF最大轉(zhuǎn)化率為80.6％，對應PF的添加量和接枝率分別為5％和4.03％，單位接枝率的轉(zhuǎn)化率為17.42；銅川煤PF最大轉(zhuǎn)化率為69.8％，對應PF的添加量和接

4、枝率分別為5％和3.49％，單位接枝率的轉(zhuǎn)化率為18.17。用無水乙醇對力化學改性粗產(chǎn)品進行了精制，對精制后的產(chǎn)品進行了FTIR光譜分析。結(jié)果表明：經(jīng)行星球磨處理后煤粉表面與PF發(fā)生了化學接枝作用(Coal-g-PF)和氫鍵包覆作用。Coal-g-PF的粒度分布表明：經(jīng)行量球磨后超細煤粉發(fā)生團聚，粒度分布變寬，Coal-g-PF的粒度分布規(guī)律呈現(xiàn)相似規(guī)律。熱重分析結(jié)果表明：5％PF改性神府煤(PF接枝率為4.03％)的熱分解溫度提高，熱

5、穩(wěn)定性較好。DBP吸收值測定結(jié)果表明：當PF的添加量相同時，PF改性褐煤的DBP吸收值最大，PF改性神府煤次之，PF改性銅川煤最小。 為了進一步研究PF改性的超細煤粉對橡膠的增強作用，選擇PF添加量分別為5％和8％的改性褐煤和改性神府煤以及PF填加量為10％的改性銅川煤，與NBR進行混煉制備PF改性煤粉增強填充NBR試樣，測試了該增強膠料的物理性能和硫化特性。測試結(jié)果表明：煤的變質(zhì)程度對PF改性煤粉增強填充NBR的強度影響很小，