Page 87 - 《橡塑技术与装备》2024年3期
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测试与分析                                     黄鑫 等·类石墨烯对 NR/BR 硫化胶力学性能及动态生热性能影响


                N220、N330，卡博特公司 ； ZnO ； SA 等其他原材料                 2 结果与讨论
                均为市售。                                             2.1 混炼胶门尼黏度及硫化特性
                1.2 主要仪器与设备                                           图 1 为 SG3-G 与 N330 的并用量对 NR/BR 混炼
                    开放式炼胶机，X(S)K-160，上海双翼橡塑机                      胶门尼黏度的影响，可以看出，SG3-G 填充的混炼
                械有限公司 ；橡塑试验密炼机，XSM-500，上海                         胶门尼黏度较 N330 填充的混炼胶低，且 SG3-G 与
                科 创橡 塑机 械设 备有 限公 司 ；无 转 子硫 化仪，GT-                 N330 并用填充时的门尼黏度低于单独使用时的混炼
                                                                             #
                                                                                  #
                M2000-A， 台 湾 高 铁 有 限公 司 ；平 板 硫 化 机，HS             胶。表 2 为 1 和 5 胶料的硫化特性参数，可以看出
                1007-RTMO，深圳佳鑫电子设备科技有限公司 ；电                       单用 SG3-G 和 N330 时，胶料的最高转矩和最低转
                子拉力机，I-7000S，台湾高铁有限公司；老化实验箱，                      矩有所降低，最高转矩与最低转矩的差值也相应降低；
                GT-7017-M，台湾高铁有限公司。                               同时焦烧时间 T 10 和工艺正硫化时间 T 90 略有延长。
                1.3 实验配方
                    NR/BR 共混胶中，并用比例为 50/50，N330 和
                SG3-G 为变量，具体用量如表 1 所示。
                      表 1 N330 和 SG3-G 用量变化实验配方
                试样编号       1  #   2  #    3  #   4  #    5  #
                  N330    20      15      10      5      0
                 SG3-G     0      5       10     15      20

                    其余配合剂如下（单位 ：份）： N220 30，ZnO 4，
                SA  2.5，环保芳烃油  10，微晶蜡  1，古马隆  5，防老
                剂 RD 2，促进剂 CZ 1.4，硫磺 1.8。
                1.4 试样制备
                    在密炼机内按配方比例分别制备含有 N330 和
                SG3-G 的母胶，具体操作如下 ：将 NR 和 BR 生胶用                     图 1 SG3-G/N300 并用量对混炼胶门尼黏度的影响
                密炼机薄通塑炼后剪成小块后加入转子转速为 25  r/                                      表 2 硫化特性参数
                min 的密炼机中，待转矩稳定后加入氧化锌、硬脂酸                         试样  M H /(dN∙m) M L /(dN∙m) M H -M L /(dN∙m) T 10 /min T 90 /min
                                                                  编号
                等小料，转矩稳定后将油与 2/3 的填料一同加入密炼                         1  #  13.15   1.69      11.46     4.57  9.80
                机，转矩下降后将剩余的填料加入，密炼时间达到 10                          5  #  11.33   1.37       9.69     4.95  10.27
                min 后，停机，排胶。再按表 1 中的比例取两种母胶                       2.2 硫化胶力学性能
                进行共混，在开炼机上包辊加入硫黄和促进剂，左右                               由表 3 可以看出，随着 SG3-G 替代量的增加，
                各割三刀，辊距调至最小薄通 6 次，最后将辊距调至                         硫化胶的硬度逐渐下降，这主要源自于粒径与比表面
                2 mm 下片，制成质量相同的 5 个试样。                            积的不同，N330 的粒径在 40 nm 左右，而 SG3-G 的
                    胶片停放 16 h 后，通过无转子硫化仪在 150 ℃测                  平均直径为 1.17  μm，两者之差几乎达到了 30 倍，较
                定试样的硫化曲线。                                         小的比表面积导致结合橡胶数量的减少，与橡胶大分
                    在平板硫化机上 150 ℃ ×T 90 硫化试样。                     子的结合能力降低，小形变下的变形增大，使得硬度
                1.5 性能测试                                          出现下降 ；除此以外，硫化胶的拉断强度和定伸应力
                    硫化性能 ：按 GB/T 16584—2008 测试。                   也略有下降，且随着形变量的增加，定伸应力下降的
                    拉伸性能 ：采用电子拉力试验机按照 GB/T 528—                   幅度变大 ；而扯断伸长率和扯断永久变形的变化不明
                2008 进行测试，拉伸速度为 500  mm/min，测试温度                  显，可见虽然类石墨烯材料的粒径大，但表面有一定
                为室温；邵尔 A 硬度按照 GB/T 531.1—2008 进行测试。               粗糙度、比表面积，与橡胶大分子依然能形成良好的
                    门尼黏度 ：按照 GB/T 1232—2008 进行测试。                 结合 ；尽管如此，SG3-G 填充硫化胶的撕裂强度还是
                    动态力学性能 ：采用高铁科技公司生产的 RPA                       出现了明显的下降，下降了 31%，这就是作为二维结
                2000 型橡胶加工分析仪，频率 1.7 Hz，转动角度 0.5°。                构填料不可避免的问题，SG3-G 的片层结构在混炼胶



                2024     第   50 卷                                                                      ·41·
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