三元乙丙橡胶_硅藻土复合材料的制备与性能研究_张兆红.pdf
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1、2023,Vol.37,No.1工艺试验收稿日期:20220706基金项目:江苏省徐州市科技计划项目(KC21042)作者简介:张兆红(1969),女,硕士,副教授,主要从事高分子复合材料性能研究,E-mail:zzhandxu doi:10 16597/j cnki issn 1002154x 2023 01 007三元乙丙橡胶/硅藻土复合材料的制备与性能研究张兆红 刘 彤 陈 帅 季昌雷 王 胜(徐州工业职业技术学院,江苏 徐州 221140)摘 要 用机械共混法制备了三元乙丙橡胶(EPDM)/硅藻土复合材料,研究了硅藻土用量和硅烷偶联剂 KH570 用量对复合材料工艺性能、力学性能、耐老
2、化性能的影响,并对比了硅藻土、陶土和碳酸钙对 EPDM 的补强性。结果表明,随着硅藻土用量的增加,复合材料的焦烧时间缩短、硫化时间延长、门尼黏度增大,力学性能和耐老化性能呈下降趋势,当硅藻土用量为 20 份时复合材料的拉伸强度、撕裂强度和扯断伸长率较大;偶联剂用量为硅藻土的 1.5%时对硅藻土的改性效果较好,经改性的硅藻土对 EPDM 的补强性与陶土相当、优于碳酸钙。关键词 三元乙丙橡胶 硅藻土 偶联剂 复合材料中图分类号:TQ316.6 文献标志码:APreparation and Properties of EPDM/Diatomite CompositesZhang Zhaohong L
3、iu Tong Chen Shuai Ji Changlei Wang Sheng(Xuzhou College of Industrial Technology,Jiangsu Xuzhou 221140)AbstractEthylene propylene diene monomer(EPDM)/diatomite composites were prepared by mechanicalblending.The effects of the amount of diatomite and silane coupling agent KH570 on the technological
4、properties,mechanical properties and aging resistance of the composites were studied.The reinforcing properties of diatomite,clay and calcium carbonate on EPDM were compared.The results showed that with the increase of diatomite dosage,the scorch time of the composite reduced,the curing time extende
5、d,the Mooney viscosity increased,and themechanical properties and aging resistance decreased.When the amount of diatomite is 20 phr,the tensile strength,tear strength and elongation at break of the composite was large.And when the dosage of coupling agent is 1.5%ofdiatomite,the modification effect w
6、as better.The strength of diatomite modified with appropriate coupling agent onEPDM rubber was equal to clay and better than calcium carbonate.Keywords ethylene propylene diene monomer diatomite coupling agent composite material 硅藻土是一种天然存在的、柔软的硅质沉积岩,容易破碎成细小的白色至灰白色粉末,由硅藻的细胞壁沉积而成。其质地软而轻,密度低、多孔隙、有粗糙感,有
7、极强的吸水性。硅藻土的典型化学组成为80%90%的 二 氧 化 硅、2%4%的 氧 化 铝 和0.5%2%的铁氧化物1 4。彭政等5以偶联剂Si69 为改性剂,以硅藻土为补强剂,制备了改性硅藻土/天然橡胶(NR)复合材料,结果表明,与未改性硅藻土/NR 复合材料相比,改性硅藻土/NR 复合材料的物理性能和热氧老化稳定性较好,硬度升高,拉伸强度、撕裂强度不稳定。他们还制备了环氧化天然胶乳改性硅藻土/NR 复合材料,结果表明,随着硅藻土82第 37 卷第 1 期Vol 37,No 1化工时刊Chemical Industry Times2023 年 2 月Feb.2023 张兆红 等.三元乙丙橡胶
8、/硅藻土复合材料的制备与性能研究2023,Vol.37,No.1用量的增大,硅藻土/NR 复合材料的焦烧时间与正硫化时间先延长后缩短,最大转矩与最小转矩均增大,拉伸强度和撕裂强度先提高后降低,由于硅藻土的加入,胶料内生热显著降低。三元乙丙橡胶(EPDM)是一种由乙烯、丙烯和少量第三单体聚合形成的非共轭二烯烃共聚物。EPDM 具有优异的抗紫外线性能,还具有耐候性、耐热老化性、耐低温性、耐臭氧性、耐化学介质性、耐水性、良好的绝缘能力和弹性等6,7。因其优异的性能,EPDM 常用于生产防水性部件,如飞机、汽车、火车、客车、船舶、高低压开关柜、玻璃幕墙、铝合金断热窗、潜水器产品、高压蒸汽软管、隧道、高
9、架桥的接合部等以及其他工农业用密封部件以及车辆的密封条8,9。用 EPDM 制成的橡胶密封胶条,对严寒、热、干、湿、雨雪水有良好的耐蚀性,能充分延长密封胶条的使用寿命10。EPDM 常用的补强填充剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙等。为了扩大 EPDM 的补强填充剂选择范围和硅藻土的应用领域,本实验采用机械共混法制备硅藻土/EPDM 复合材料,研究不同硅藻土用量、硅烷偶联剂用量对复合材料力学性能、耐老化性能的影响,并对比了硅藻土与碳酸钙、陶土对三元乙丙橡胶的补强效果。1 实验部分1.1 原材料EPDM,上海宵鸿有限公司;促进剂 TMTD 和促进剂 M,中国石化南京化工厂;沉淀法白炭黑,山东海化股份有限公
10、司;硅藻土,赛力特硅藻土公司;其他原材料均为市售。1.2 试验基本配方基本配方如下:EPDM 100(质量份,下同),氧化锌 5,硬脂酸 1,促进剂 M 1.5,促进剂 TMTD 0.5,硫1.5,白炭黑 20,软化剂 5,偶联剂 KH570 2,活性剂PEG4000 2,防老剂 CTU 1,硅藻土适量。1.3 仪器与设备开炼机,XK(S)-160,平板硫化机,QLB-500/Q,无锡第一橡塑机械有限公司;GT-M2000-A 型无转子硫化仪,GT-7080S2 门尼黏度仪,高铁科技股份有限公司;电子拉力试验机,JDL-2500,江都市新真威实验机械有限公司;老化试验箱,401B,上海实验仪器
11、总厂。1.4 试样制备将 EPDM 塑炼 1 min,调整辊距和挡胶板以控制适宜的堆积胶,依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、白炭黑、硅藻土(分批加入)、PEG4000、KH570、机油,最后加入硫化剂,薄通 5 次后下片。混炼胶停放 16 h后在硫化仪上于 170 下测定胶料的正硫化时间(t90),然后在平板硫化机上进行模压硫化,硫化条件为 170 15 MPa t90。1.5 性能测试工艺性能:按照 GB/T 165841996橡胶 用无转子硫化仪测定硫化特性测定硫化特性,测试温度170。邵氏 A 型硬度:按 GB/T 531.12008硫化橡胶或热塑性橡胶 压入硬度试验方法 第 1 部分:邵
12、氏硬度计法(邵尔硬度)中的方法测定。力学性能:拉伸性能按 GB/T 5282009硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定,拉伸速度为500 mmmin-1;撕裂性能按 GB/T 5292008硫化橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形试样)。回弹性:回弹性按 GB/T 16812009硫化橡胶回弹性的测定进行测定。热空气老化性能:按 GB/T 35122014硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验进行测试,将哑铃形试样置于 150 的老化箱内老化48 h,测试老化前后性能变化。2 结果与讨论2.1 不同硅藻土用量对复合材料性能的影响2.1.1 工艺性能复合材料的工艺性能影响其加
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