硅藻土等填料在氟橡膠中的應用(doc 8頁).doc

1、硅藻土等填料在氟橡膠中應用研究汪必寬 張煜（臺州立信橡膠科技有限公司，浙江 仙居縣 317300）摘要：通過研究硅藻土等5種填料(進口（美國一品礦物硅藻土）、國產(chǎn)硅藻土、990炭黑、鋇粉（沉淀法硫酸鋇）、硅酸鈣) 對氟橡膠力學性能及老化性能的影響。試驗結果證明,添加美國一品硅藻土MW-25對氟橡膠強度提高最為明顯,且具有低了壓縮永久變形性能和優(yōu)異的回彈性.關鍵詞：氟橡膠；硅藻土：N990炭黑；填料；納米材料隨著汽車行駛速度提高和汽車發(fā)動機小型化發(fā)展，使用溫度隨之提高，許多原來應用丁腈橡膠和丙烯酸酯橡膠的零件適應不了新的需要，汽車燃油加入乙醇的變革，相應地密封和管件只能采用氟橡膠。氟橡膠的應用比

2、例在汽車工業(yè)中與日俱增，據(jù)國外資料統(tǒng)計，國外氟橡膠在汽車制造中的用量已占據(jù)氟橡膠總量的65%。而且這一應用比例一直在上升，這是一個不容置疑的事實。因此，汽車工業(yè)的發(fā)展將給氟橡膠提供良好的發(fā)展空間。 然而,硅藻土等填料在氟橡膠中可以大量填充、降低成本,改善力學性能及加工工藝性能等,對于氟橡膠這種昂貴的特種橡膠來說,經(jīng)濟價值更加明顯，本課題重點研究硅藻土等不同填料在氟橡膠中的應用，通過試驗數(shù)據(jù)分析對比以便通過配方調(diào)整滿足氟橡膠適合不同場合用途之需要。1實驗部份1.1原材料晨光F2602B，雙酚AF，BPP ，Ca(OH)2，D-821，活性氧化鎂，國產(chǎn)硅藻土，硅酸鈣（NYAD400，鋇粉（硫酸鋇）

3、，N990上海協(xié)諾橡膠化工有限公司提供MW-25（美國一品礦物硅藻土）：上海賦來化工貿(mào)易有限公司總代理。1.2主要設備和儀器開煉機，X（S）K-160，上海雙翼橡塑機械有限公司；自動平板硫化機，佳鑫電子設備科技有限公司；硫變儀，EKT-2000S，臺灣曄中科技有限公司；電子拉力機，TS-2000 ，臺灣曄中科技有限公司 ；老化實驗箱 EKT-2110-AO 臺灣曄中科技有限公司1.3試驗配方膠料基本配方：F2602B,100 ; D-821,1.5; 150#MgO,3; Ca(OH)2,6;填料，30；AF，1.5;BPP;0.51.4試樣制備混煉：先將F2602B原膠投入開煉機待完全包輥后

4、依次加入小料，大料，硫化體系?；鞜捑鶆蚝?，薄通打三角包五次，下片，停放24h返煉后在停放24小時左右進行試驗。1.5性能測試 材料的拉伸強度按，扯斷伸長率按GB/T528-1998；撕裂強度GB/T529-91；硬度測試采用邵A硬度，按GB/T531-92進行；高溫壓縮永久變形測試按GB/T7759-1996進行；硫化曲線測定采用GB/T16584進行；試樣電鏡掃描分析按一般要求在掃描電鏡（SEM）上觀察。2結果與討論2.1力學性能的分析表1不同填料對F2602B性能的的影響配方 1 2 3 4 5 F2602B/份 100 100 100 100 100D-821/份 1 1 1 1 1AF

5、/份 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5BPP/份 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 150#MgO/份 3 3 3 3 3Ca(OH)2/份 6 6 6 6 6M-25/份 30 _ _ _ _Mh-0#/份（國產(chǎn)） _ 3 0 _ _ _N990/份 _ _ 30 _ _NYAD-400/份 _ _ _ 30 _鋇粉/份 （硫酸鋇） _ _ _ _ 30一段硫化17710min, 二段硫化23224h100%定伸應力/MPa 9.6 8.9 5.5 5.3 2.6拉伸強度/MPa 19.64 15.38 15.09 14.96 10.92扯斷伸長率/% 193 178 267 2

6、35 271回彈性/JIS/%31 30 28 26 28密度/g/cm31.84 1.86 1.82 1.95 1.97硬度（邵爾A） 80 80 76 71 7223270h熱空氣老化100%定伸應力/MPa 10.3 9.5 3.1 6.4 2.3拉伸強度/MPa 19.42 14.56 14.54 14.96 10.92扯斷伸長率/% 173 156 223 214 271壓變（方法B，O型圈）/% 18 19 17 21 2023270h硬度（邵爾A） 79 79 76 71 72氟橡膠本身屬于自補強型橡膠，本身強度高，補強填充體系雖對它有一定的補強作用，但主要是用做改進工藝性能，降

7、低成本和提高制品的硬度、彈性、耐熱性和壓縮永久變形性等。通過表1可以得出進口硅藻土1#配方綜合物理性能俱佳，N990 3#次之，但做為黑色填料在彩色配方當中的應用受到局限性，從表1中五種填料對比應用，硅藻土在氟橡膠中顯現(xiàn)其優(yōu)異的補強性，老化性能，及賦予橡膠良好的回彈性，硅藻土其本身的密度低使其在實際的使用過程中擁有比較好的性價比，雖然從試驗結果，硅藻土填充的氟橡膠在高溫壓縮永久變形N990稍微差一點，但基本沒有明顯區(qū)別，從試驗結果來看，硅藻土是在氟橡膠比較理想的功能性填料。2.2硅藻土結果討論從1#配方美國進口硅藻土其在氟橡膠中優(yōu)異的補強性和良好的耐熱性在以后氟橡膠的淺色配方中提供了絕佳的應用

8、途徑，但同為硅藻土的兩個配方1# (MW-25,美國一品礦物)和2#（國產(chǎn)的硅藻土）在補強及密度等方面也存在明顯的差別 ，我們從以下方面近一步研究：2.2.1 硅藻土基本指標分析 表2硅藻土的基本指標項目國產(chǎn)硅藻土MW-25（美國進口）濕密度(磅/立方英尺)29.924.9松散密度17.912 吸油值GCOA88.4125粒徑分布D10D50D903.713.530.93.611.923.4% +325 目1.1全通GE 白度 8791.4顏色白色白色pH109.6從表2可以看出國產(chǎn)硅藻土與美國進口的MW-25相比,結論探討如下：1. 國產(chǎn)硅藻土的松散密度比進口的高近50左右，且濕密度也高20

9、，這也是很好解釋2配方比1的比重大的原因。2. 進口美國硅藻土MW-25比國產(chǎn)的粒徑細且分布均勻，這對混煉膠的機械性能提高有幫助且質量穩(wěn)定也有一定影響3. 吸油值比較大，比表面積大，可能也是物理性能相比優(yōu)異的原因之一2.2.2 化學成分分析（X射線熒光光譜儀）表3硅藻土化學成分分析表項目國產(chǎn)硅藻土MW-25 (美國進口)SiO2 (%)91.092.82Al2O3 (%)2.92.5CaO (%)0.40.3MgO (%)0.350.15Na2O (%)3.752.70K2O (%)0.350.09Fe2O3 (%)1.141.25MnO (%)0.010.005TiO2 (%)0.10.15

10、P2O5 (%)0.040.03Cr2O3 (%)0.0030.003LOI (%)0.1-Sum (%)100100Sb (PPM)685As (PPM)1114Ba (PPM)133130Cu (PPM)1315Ni (PPM)88Sr (PPM)4345Zn (PPM)2765Pb (PPM)12S (PPM)1622920La (PPM)34Ce (PPM)2220V (PPM)7385從表3可以看出硅藻土有效成分SiO2的含量，國產(chǎn)的比美國進口MW-25進口要低一些，可能國產(chǎn)硅藻土礦物的品位相對較差一點。SEM images:2.2.3 微觀形態(tài)分析結合電鏡掃描，我們可以從微觀上對上

11、述結果進行討論：圖1 國產(chǎn)硅藻土電鏡圖圖2 MW-25硅藻土電鏡圖 從上圖1及2的反映來看國產(chǎn)硅藻土相比美國進口的MW-25的竹壯中空結構比較規(guī)則，納米孔多的特性，而國產(chǎn)的大多數(shù)呈羽壯結構且形狀各異，在宏觀世界表現(xiàn)的性能的不穩(wěn)定性。這些結構可能與礦產(chǎn)的品位與加工工藝有存在聯(lián)系。而進口MW-25的硅藻土以竹壯中空為主的結構，其粒子與橡膠分子的接觸面積增大，接觸距離減小的有利因素，提高了粒子與橡膠分子的結合，且硅藻土基體中形成大量高活性表面或高活性點，從而大大增強了對氟橡膠的補強作用。2.2結果與討論由于其自然界，硅藻土具有獨特竹狀圓柱形及顯微多孔結構，且硅藻土中的硅藻有許多不同的形狀，如圓盤狀、針狀、筒狀、羽狀等。硅藻土的形體尺寸一般為幾個微米到幾十微米，最小只有l(wèi)um，而其線紋小孔和殼縫均在納米范疇，是天然的納米材料，使用硅藻土的橡膠物理性能的提高，是利用其天然的微孔及納米縫隙的特性及其微觀結構的穩(wěn)定性，因此在氟橡膠中也證實是一種比較理想的功能性填料。今天硅藻土在硅橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、丙烯酸脂橡膠、一些減震天然橡膠等也得到很好的應用，相信隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展硅藻土將會成為重要的功能性填料廣泛應用橡膠行業(yè)。 同時我國硅藻土從品種和產(chǎn)品質量上均不能滿足市場要求，在許多領域沒有得到充分應用。因此，我國應該根據(jù)硅藻土的特點，引進及