特別是硅烷偶聯劑改性的超細透輝石增強橡膠材料的力學性能與炭黑相當,可代替或部分代替噴霧炭黑,起到補強作用,從而降低橡膠生產成本。實驗中經不同改性劑活化處理的超細透輝石可提高橡膠壓出加工性能和模型流動性能,硫化膠表面光滑,伸長率大,扯斷強度高,變形小,撕裂強度高,其材料綜合性能都接近噴霧炭黑填充橡膠材料,特別是硅烷偶聯劑改性的超細透輝石增強橡膠材料的力學性能與炭黑相當,可代替或部分代替噴霧炭黑,起到補強和半補強作用。超細粉碎試驗機普通透輝石與有機介質的親和性很差,與橡膠之間不存在活性作用的基團,沒有界面的結合力,材料的補強性能很低,只能作為填充材料使用。這是由于硅烷偶聯劑是由硅氯仿和帶有反應性基團的不飽和烯烴在鉑氯酸催化下加成,再經醇解而得。改性粉體在極性液體中的接觸角越大,在非極性液體中的接觸角越小,即粉體表面疏水性越強,改性效果越好。2. 4 橡膠增強材料老化實驗分析熱空氣老化實驗,是使試樣在常壓和規定溫度的熱空氣作用下,經過一定時間后,測定橡膠其物理力學性能的變化。

根據 Fig. 2 所示,進一步證明了在相同改性條件下,硅烷偶聯劑改性粉體的改性效果,活化指數,達96. 24 %,粉體基本達到了完全改性的目的,為后面增強橡膠材料力學性能提供了可能。Tab. 3 Sample numbers of surface modif i ionSmaple number A B CModifier stearic acidaluminatecoupling agentsilanecoupling agent1. 3. 3 透輝石橡膠增強復合材料的制備: 將上述所得超細粉碎表面改性透輝石樣品和丁腈橡膠生膠分別在開放式煉膠機上進行煉膠成型,并與噴霧炭黑作為填料的材料進行力學性能對比。硫化膠彈性大、生熱低、變形小、低溫性能好、定伸應力較高,該品種炭黑主要用于丁腈橡膠和氟橡膠,制4 5 1 高分子材料科學與工程 2010 年 造耐油、耐高低溫的高壓膠管和密封件等[ 5 ]幾種改性透輝石粉體填充丁腈橡膠測試其力學性能,并與噴霧炭黑橡膠增強材料進行對比, 實驗結果如Tab. 4 所示。本實驗3 種改性樣品接觸角測定結果如 Fig. 1 所示,測定方法是壓片直接測量法,即將礦物粉體在固定條件下壓制成可被測量的固體片或塊,在接觸角測量儀上直接測量加在樣品上的水滴所形成的潤濕接觸角[ 3 ]Fig. 1 表明A(硬脂酸) 、B (鋁酸酯) 、C(硅烷偶聯劑) 3 種改性劑對透輝石都能取得較好的改性效果,其中硅烷偶聯劑的效果,接觸角達到 152°。超細粉碎試驗機(1) 采用流化床氣流磨超細粉碎透輝石樣品,所得超細粉體平均粒徑較小,達到7116μm ,并且粒度分布均勻; (2) 采用硬脂酸、鋁酸酯及硅烷偶聯劑 3 種表面活性劑對超細透輝石粉體進行改性,均能取得較好的效果,其中硅烷偶聯劑的表面改性效果; (3) 通過測試橡膠增強材料的各種性能,改性超細粉體填充丁腈橡膠與填充未改性透輝石粉體的相比,其補強作用更加明顯。Fig. 1 Contact angle of surface modif i ion sample2 結果與討論2. 1 透輝石氣流磨超細粉碎粒度分析本實驗所得超細粉碎粉體樣品經激光粒度儀測定,樣品顆粒粒度 D= 6127μm , D= 14107μm ,平均粒徑= 7116μm ,透輝石樣品粉碎效果較好,所得產品為超細粉體。

因此,超細透輝石的表面活化處理是必要的,經表面處理后調節疏水性,增加表面活性基團,提高與橡膠的潤濕性和相互作用,提高膠料性能。用作橡膠礦物填料種類很多, 主要有炭黑、高嶺土、輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、滑石、硅灰石、重晶石等[ 1 ,2 ]文主要進行以某超細粉碎改性透輝石作為橡膠補強劑填充劑的研究。超細粉碎表面改性無機非金屬礦物填料是強化無機非金屬礦物填料有效功能的新一代產品,超細粉碎表面改性無機非金屬礦物粉體填料在我國橡膠、塑料等行業的應用正在日益擴大。超細粉碎設備(圖)-正遠粉體工程設備有限#非礦、化工、電池材料、醫藥等產品超細粉碎，涵蓋機械粉碎機、氣流粉碎機、球磨機、輥壓磨、改性機、剪切磨、轉子磨木粉機除鐵器等，成品細度從目可調，根據客戶產量配不同型號，能耗低產量高，設備穩定，不需基礎，噪音小負壓生產，水冷變頻油路潤滑，客戶涵蓋廣反饋良好，歡迎來電來函，到公司參觀考察、帶料做1：1工業試驗。實驗選取前面測試結果的硅烷偶聯劑改性粉體填充丁腈橡膠與噴霧炭黑橡膠填充材料進行熱空氣老化實驗對比,結果如 Tab. 5 。超細粉碎試驗機改性前粉體表面呈極性在水中自然沉降, H = 0 ;改性后粉體由極性轉變為非極性, H = 1 ,說明改性效果很好,達到完全改性[ 4 ]。

聯系人：邵經理。高速沖擊超細粉碎機粉碎機理研究--《礦山機械》1993年06期#Dean A．Keiswetter;孔秀蘭;;[A];美國勘探地球物理學家學會第62屆年會論文集[C];1992年。因此比較接觸角的變化,可對改性效果作出評價。超細粉碎試驗機綜合考慮產品粒度和生產成本,宜控制在30 kg/ h～40 kg/ h。1. 3 實驗方法1. 3. 1 超細粉碎透輝石的制備:將原礦破碎粒度≤1 nm ,然后利用流化床氣流磨進行超細粉碎。干法處理是指填料在干態下借高速混合作用和一定溫度下使表面活性劑均勻地作用于填料粉體顆粒的表面,形成一個極薄的表面處理層。

通過使用硅烷偶聯劑,可在無機物質和有機物質的界面之間架起“分子橋”,把兩種性質懸殊的材料連接在一起提高復合材料的性能和增加粘接強度的作用。(2) 活化指數法: 粉體表面的疏水性越強,粘附于氣泡的程度越強,上升到水面的趨勢越大。1 實驗部分1. 1 實驗原料礦石原料:來自福建省南平市,其化學組成及礦物組成如 Tab. 1 及 Tab. 2 所示; 丁腈橡膠: 湖北派克密封件有限公司;硬脂酸: 武漢宏大化學試劑廠; 硅烷偶聯劑 WD270 :武大有機硅新材料股份有限公司; 鋁酸脂:福建師范大學化學試劑廠; 噴霧炭黑: 撫順開發區春億噴霧炭黑廠。蒙皂石的濕式超細粉碎試驗研究--《非金屬礦》2010年02期#吳昌華;金國性;付寧;;[A];西部大開發 科教先行與可持續發展——中國科協2000年學術年會文集[C];2000年。超細粉碎試驗機2. 2 超細透輝石粉體干法表面改性效果分析2. 2. 1 礦物粉體干法表面改性原理: 填料表面改性方法可分為干法、濕法、氣相法和加工過程處理法等4種。選取其中力學性能的改性透輝石橡膠增強復合材料與噴霧炭黑橡膠增強復合材料進行橡膠熱空氣老化實驗對比,老化溫度為 150℃,老化時間為70 h。

Fig. 2 Activation index of surface modif i ion sample2. 3 超細改性透輝石粉體增強橡膠材料性能分析噴霧炭黑是橡膠工業中普遍使用的一種填料,其炭黑粒子較粗并可以在膠料中大量填充,加工性能良好。超細粉碎試驗機氣流磨每次工作時間大約 20 min , 工作壓力為 018MPa～019 MPa 。按 GB/ T528 - 1998 標準用拉力試驗機測試成型橡膠的各種材料力學性能;按 GB/ T531 - 1999 標準測定邵爾 A 型硬度。未活化的超細透輝石在橡膠復合材料中易形成二次結構現象,造成混煉的能耗較大,分散難度較大,不能顯示出超細粉體材料的優勢。活化指數 H = 樣品中漂浮部分質量/ 樣品總質量。1. 3. 2 干法表面改性透輝石的制備:在高速混合機中每次入料量為2 kg 超細透輝石,分別添加2 %的硬脂酸、鋁酸酯、硅烷偶聯劑進行干法表面改性實驗,實驗中高速混合機的溫度控制在 80 ℃左右, 改性時間為10 min。

參考文獻:[ 1] 呂百齡. 橡膠用粉體材料的發展趨勢[J ] . 中國粉體工業, 2009 ,(2) : 21223.LV B L. Development t rend of rubber powder materials[J ] . China′sPowder Indust ry , 2009 , (2) : 21223.(下轉第159 頁。由于天然橡膠原料價格上漲,因此在制品中采用無機非金屬礦物填料和增強劑以降低成本提高性能變得關重要。2. 2. 2 超細粉體表面改性效果評價(1) 接觸角法:接觸角法屬于熱力學方法。超細粉碎試驗機超細粉體由于其粒徑小,當平均粒徑達到10μm 以下時,表現出傳統粒子不具備的表面效應和小尺寸效應,增加了與橡膠的接觸面積,使超細透輝石具備了優異的性能,在橡膠的混煉過程中形成類似炭黑與橡膠之間的物理性交聯,增加了補強性能。實驗所使用的開放式煉膠機輥筒速比為1∶1122 ;前輥轉速為22109 r/ min ;后輥轉速為27 r/ min ;一次性投料量為1 kg～2 kg ;設備的冷卻介質為水。測定粉體在水面上的漂浮量的多少可反映改性效果,常用活化指數來表示。