到目前为止,见诸报端的功能化改性工作有:1)碳酸钙颗粒的表面包覆氧化锌与氧化钛,以部分代替高价的氧化锌与钛白粉;碳酸钙颗粒的表面包覆氧化锌与氧化钛后,其售价可达4000元/吨以上。2)碳酸钙颗粒的表面包覆SiO2,以部分代替白炭黑及补充白炭黑在某些方面的性能的不足;碳酸钙颗粒的表面包覆金属,以提高橡胶制品的某些特殊性能。碳酸钙颗粒的表面包覆SiO2后,其售价可达2000元/吨以上。碳酸钙颗粒的表面包覆金属后,其售价可达3000元/吨以上。下面挑选笔者自己从实验室改性的二种碳酸钙改性材料的物性数据,以帮助读者对材料功能化改性的了解。
1. 碳酸钙颗粒的表面包覆SiO2前后物理性能的变化:
表五:碳酸钙颗粒的表面包覆SiO2前后在SBR1502基方中的性能变化
组分
配方编号
未改性轻钙的基方
表面包覆SiO2的轻钙基方
硫化胶物性
143℃×30min
硬度(邵尔A)
53
53
300%定伸应力MPa
1.8
2.0
拉伸强度 MPa
2.1
3.0
扯断伸长率 %
387
484
永久变形 %
10
11
撕裂强度kN/m
15
18
密度
1.18
1.17
110℃×24h老化后性能
硬度(邵尔A)
58
59
300%定伸应力MPa
--
2.5
拉伸强度 MPa
2.2
2.8
扯断伸长率 %
266
335
永久变形 %
7
4
老化性能变化率%
-28
-35
混炼胶工艺特性143℃
ML
1.24
1.4
MH
11.82
11.77
TS2 min
20.68
20.57
T90 min
36.36
37.54
基方:SBR1502,100;氧化锌,4;硬脂酸,2;硫磺,2;促进剂NS,1.5;填料,40。
从表五中可以看到,普通轻钙经表面包覆SiO2后,其基方硫化胶的300%定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度等性能都得到提高,而混炼胶的工艺性能基本未变化,可见,如要扩大轻质碳酸钙在橡胶领域中应用面,对其粒子表面进行SiO2包覆改性是一个不错的提升品质的新路子。
2. 碳酸钙颗粒的表面包覆金属对其物理性能的变化:
表六 载重轮胎胎侧配方中增用金属改性轻钙后其物性变化
组分
配方编号
1#
2#
3#
4#
无轻钙
普通轻钙
10
改性轻钙粉
10
铜粉
10
硫化胶物性
143℃×45min
硬度(邵尔A)
62
65
66
62
300%定伸应力MPa
7.3
7.2
9.1
7.2
拉伸强度 MPa
15.0
13.8
15.0
13.8
扯断伸长率 %
533
456
441
514
永久变形 %
20
20
19
22
扯裂强度 kN/m
65
64
69
65
密度
1.14
1.18
1.18
1.21
110℃×24h老化后性能
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