填充种类对丁苯橡胶性能的影响毕业设计论文.doc

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1、毕业设计（论文）填充种类对丁苯橡胶性能的影响Fill types of styrene-butadiene rubber properties班 级高分子应用094学生姓名 学 号 指导教师 职称 导师单位徐州工业职业技术学院论文提交日期毕业设计（论文）任务书 课题名称填充种类对丁苯橡胶性能的影课题性质科学实验班 级高分子应用094学生姓名 学 号 指导教师 导师职称 一、 选题背景及意义 目前，合成橡胶的年用量已经远远超过天然橡胶，但合成橡胶大都无自补强性，需要大量填充补强剂，以达到具有一定的使用性能。对于传统的填充补强剂炭黑，补强效果最佳，可以达到较高的使用性能，但制作炭黑的主要原材料是天

2、然气，导致制作成本高，且制作工艺较复杂和污染环境。近年，一些新型橡胶填充剂（例如凹凸棒土）对橡胶材料的性能影响，成为人们研究的热点，这些新型填料与传统填料和无机填料相比性能如何，存在那些性能的优越性。丁苯橡胶是通用合成橡胶中用量最大的生胶，主要有乳聚丁苯橡胶和溶聚丁苯橡胶。丁苯橡胶一般为浅黄褐色弹性固体，密度随苯乙烯含量的增加而变大，耐油性差，但介电性能较好；纯胶硫化胶的拉伸强度只有25MPa；其黏合性、弹性和形变发热量均不如天然橡胶，但耐磨性、耐自然老化性、耐水性、气密性等却优于天然橡胶，因此是一种综合性能较好的合成橡胶。可以用于轮胎，汽车胶部件、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品。

3、 二、 毕业设计（论文）主要内容1、 无机填充剂（滑石粉、碳酸镁、碳酸钙和陶土）对丁苯橡胶（SBR-1502）性能的影响；2、 凹凸棒土（型号L51）对丁苯橡胶（SBR-1502）的性能影响；3、 硅烷偶联剂（Si69）改性凹凸棒土（型号L51）与白炭黑（气相法）填充丁苯橡胶（SBR-1502）性能比较；三、 毕业设计计划进度1、查阅文献资料，确定试验方案；5天 2、第一轮试验，数据整理分析；5天 3、第二轮试验，数据整理分析；5天 4、第三轮试验，数据整理分析；5天 5、书写论文；5天6、修改论文；2天7、准备答辩；3天四、 毕业设计（论文）结束应提交的材料1、毕业论文 2、原始数据记录本指

4、导教师 教研室主任 2010 年 10月 日年 月 论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得

5、，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 填充种类对丁苯橡胶性能的影响 摘要： 本实验采用的填充剂主要有：白炭黑、陶土、滑石粉、碳酸钙、碳酸镁和凹凸棒土。一些研究表明：凹凸棒土作为新型填充剂，具有较好的补强效果，尤其是改性以后性能有很大提高，主要由于未改性的凹凸棒土表面存在大量的硅羟基，易结团，使得与丁苯橡胶之间的结合力较弱，硫化胶的物理机械性能较差；偶联剂Si69具有易于水解的烷氧基团，能与凹凸棒土表面的硅烷基反应，提高凹凸棒土粒子界面与橡胶分子界面之间的结合力，改善凹凸棒土与丁苯橡胶分子之间结合力较弱的缺点。填充剂陶土、滑石粉、碳酸钙和碳酸镁

6、填充丁苯的物理机械性能与未改性凹凸棒土相比，存在一定的差距。从实验数据，我们可以得出：未改性的凹凸棒土填充补强的丁苯橡胶，相对陶土、滑石粉、碳酸镁和碳酸钙而言，补强效果较好，物理机械性能较优异。偶联剂改性后的凹凸棒土，比未改性的凹凸棒土有明显的提高，但相比传统填充剂炭黑和白炭黑，物理机械性能上存在较大的差距，并不能完全代替传统填充剂对丁苯橡胶进行填充补强。关键词： 无机填充剂 凹凸棒土 丁苯橡胶 偶联剂Si69Fill types of styrene-butadiene rubber properties Abstract Filler used in this experiment are

7、: silica, clay, talc, calcium carbonate, magnesium carbonate, and attapulgite. Some studies show that: attapulgite as a new filler, reinforcement with good results, especially after the performance has greatly improved modified, mainly due to the not-modified attapulgite there are a lot of Si-OH sur

8、face, easy to knot groups making and weak binding force between the styrene-butadiene rubber, vulcanized rubber poor physical and mechanical properties; coupling agent Si69 with easy hydrolysis of alkoxy groups, with the attapulgite base surface of the silane reaction, improve the attapulgite soil p

9、article interface and the interface between the rubber molecules binding force, and styrene-butadiene rubber to improve attapulgite weak binding force between molecules shortcomings. Filler clay, talc, calcium carbonate and magnesium carbonate filled styrene-butadiene physical and mechanical propert

10、ies compared with unmodified attapulgite, there is a certain gap. From the experimental data, we can conclude: not modified attapulgite reinforced styrene-butadiene rubber filled, relatively clay, talc, magnesium carbonate and calcium carbonate, the reinforcement effect is better than the excellent

11、physical and mechanical properties. Coupling of the modified attapulgite than unmodified attapulgite significantly improved, but compared to the traditional filler - carbon black and silica, on the physical and mechanical properties there is a big gap, and can not completely replace the traditional

12、filler to fill the reinforcement of styrene butadiene rubber.Keywords inorganic filler;Attapulgite;SBR;Coupling agent Si69目录第1章前言1第2章实验填充剂概述22.1、填充剂的选择22.2、实验填充剂基本性质22.2.1、白炭黑22.2.2、陶土22.2.3、滑石粉32.2.4、轻质碳酸钙32.2.5、轻质碳酸镁42.2.6、凹凸棒土4第3章实验63.1、实验原材料、仪器和设备63.1.1、实验原材料63.1.2、实验仪器63.2、实验配方73.2.1、实验基本配方73.3

13、、实验工艺流程83.3.1、原材料准备83.3.2、生胶塑炼83.3.3、混炼83.3.3.1、加料顺序93.3.4、停放和冷却93.3.5、硫化93.3.6、性能测定及标准103.3.6.1、门尼黏度103.3.6.2、硫化特性103.3.6.3、邵尔A型硬度测试103.3.6.4、拉伸强度103.3.6.5、撕裂强度10第4章实验数据处理与分析114.1、门尼黏度114.2、硫化特性114.3、邵尔A型硬度124.4、拉伸强度134.5、撕裂强度134.6、结论14参考文献15致谢16第1章 前言目前，合成橡胶的年用量已经远远超过天然橡胶，但合成橡胶大都无自补强性，需要大量使用填充补强剂，

14、以达到具有一定的使用性能。对于传统的填充补强剂炭黑，补强效果最佳，可以达到较高的使用性能，但制作炭黑的主要原材料是天然气，导致制作成本高，且制作工艺较复杂和污染环境。低成本、高性能的填料，是目前橡胶研究发展的趋势。人们在多年的研究中发现，填充剂粒径的大小对橡胶物理机械性能影响较大。随之像陶土、碳酸钙、碳酸镁和滑石粉等一些粒径较小的无机填充物，开始引起人们的注意，因为这些填料具有：粒径小；来源广、成本低；制作容易等特点。近年，一些新型橡胶填充剂（例如凹凸棒土）对橡胶材料的性能影响，成为人们研究的热点，这些新型填料与传统填料和无机填料相比性能如何，存在那些性能的优越性，是本文所要阐述的内容。丁苯橡

15、胶是通用合成橡胶中用量最大的生胶，主要有乳聚丁苯橡胶和溶聚丁苯橡胶。丁苯橡胶一般为浅黄褐色弹性固体，密度随苯乙烯含量的增加而变大，耐油性差，但介电性能较好；纯胶硫化胶的拉伸强度只有25MPa；其黏合性、弹性和形变发热量均不如天然橡胶，但耐磨性、耐自然老化性、耐水性、气密性等却优于天然橡胶，因此是一种综合性能较好的合成橡胶。可以用于轮胎，汽车胶部件、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品。 由于丁苯橡胶无自补强性，需要进行填充补强以后才具有使用价值，为了达到降低成本的目的。通常的做法是：在不影响橡胶的使用价值条件下，使用其它价格低廉的填料来代替成本较高填充剂或采用将两种或多种填充剂并用。无机

16、填充剂和新型填充剂（凹凸棒土）成为首选，尤其对新型填料，通过加入偶联剂对其改性，可以得到较好使用性能。第2章 实验填充剂概述2.1、填充剂的选择填充剂种类一般包括炭黑、白炭黑、无机填充剂、有机及碳素填充剂。填充剂选择满足条件：、粒径小、表面活性高； 、来源广、制作容易； 、补强效果好，便于工艺加工；综上所述：确定填充剂种类有：白炭黑、陶土、滑石粉、碳酸钙、轻质碳酸镁和凹凸棒土。2.2、实验填充剂基本性质2.2.1、白炭黑气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达1020nm

17、,表面积130400 m2/g；相对密度2.10；PH值3.94.0（呈酸性）；水分1.0%1.5%（吸湿以后更高）。白炭黑一般用在彩色橡胶制品中以替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。白炭黑同时具有超强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能，所以在黑色橡胶制品中亦可替代部分炭黑，以获得高质量的橡胶制品，如越野轮胎、工程轮胎、子午胎等。 图2.1白炭黑结构式 图2.2气相法白炭黑2.2.2、陶土陶土是橡胶中用量最大的硅酸盐类填充剂，为含水硅酸铝。分子式为Al2O3SiO2nH2O,白色或浅灰色，无毒。陶土含有成分二氧化硅65.18-71.86%，三氧化二铝15.02-17.99%，三氧化二铁

18、3.27-6.61%，氧化钙0.75-1.68%，氧化镁0.89-2.07%，烧失量4.19-6.20%。用陶土的胶料加工容易，压出物表面光滑。它可提高胶料的黏度、增加挺行、减少收缩率。适用于耐油、耐热、耐酸碱制品；同时也适用于胶管、胶带、脚垫及鞋类。将少量改性陶土用于轮胎胎面及胎体，用以代替炭黑和白炭黑，结果良好，还可以降低成本。 图2.3陶土结构式 图2.4陶土2.2.3、滑石粉滑石由工业原料滑石经机械粉碎研磨或高温下煅烧而成。主要成分是滑石含水的硅酸镁，分子式为Mg3Si4O10(OH)2。白色或淡黄色片状晶体，粒径26，相对密度2.72.8，化学性质不活泼，有质腻感。在橡胶工业主要用作

19、隔离剂和表面处理剂，也作填充剂。作填充剂多用于耐酸、耐碱、耐热及绝缘制品中。特点：增加产品行状的稳定，增加张力强度，剪切强度，绕曲强度，压力强度，降低变形，伸张率，热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等特点。 图2.5滑石粉结构式 图2.6滑石粉2.2.4、轻质碳酸钙轻质碳酸钙由石灰石煅烧后加水、通二氧化碳制得。轻质碳酸钙在胶料中可大量填充，但其补强效果很小。轻质碳酸钙是SBR、NR、IIR、CR的补强填充剂，它在高填充下不会导致高的定伸应力。能改善胶料的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性。在胶料中易分散，不延迟硫化。在橡胶中应用广泛，适用于运输带、胶管、胶板、胶鞋、医药制品等。 图2.7轻质碳酸钙结

20、构式 图2.8轻质碳酸钙2.2.5、轻质碳酸镁轻质碳酸镁由卤水和碳酸钠或石灰乳作用制得的碱式碳酸镁。轻质碳酸镁白色单斜结晶或无定形粉末，无毒，无味，在空气中稳定。 物理性质： 轻质碳酸镁微溶于水，能使水呈弱碱性，15时在水中溶解度为0.02g/100gH2O，25时为0.025g/100gH2O，100时为0.5g/100H2O。在水中长时间煮沸，有部分分解为氢氧化镁。易溶于酸，遇稀酸即起泡分解，放出CO2 。相对密度为2.16，导热系数为0.0692w/(mk)，折射率为1.534。在橡胶中作补强剂，效果与热裂炭黑相当，优于陶土和碳酸钙。用于填充的橡胶，其硫化胶耐热性好，生热低，但撕裂性能差

21、，在胶料中的分散性差，胶料易焦烧。生产时要注意混炼操作，防止焦烧，改进分散。 图2.9轻质碳酸镁结构式 图2.10轻质碳酸镁2.2.6、凹凸棒土凹凸棒土为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒土具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力，其理想的化学分子式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O。具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。凹凸棒土呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰

22、白色，青灰色，灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散。由于AT储量丰富，因此开发利用廉价的AT资源作为橡胶补强剂具有重要意义。但由于AT的比表面积大、表面活性高、易团聚，且表面含有大量的硅羟基，与高聚物的亲和性较差，因此在橡胶和塑料中往往只能作为惰性填料使用，因而需用改性剂对AT表面改性以增加其与高分子基体的相容性。 表2.1凹凸棒土的主要成分 图2.11 凹凸棒土结构式 图2.12 凹凸棒土图2.13 纳米凹凸棒土的透射电镜（TEM，2a）和扫描电镜（SEM，2b）图2.12是未经改性的凹

23、凸棒土的透射电镜和扫描电镜图片。由图2a可见，凹凸棒土呈一种纳米纤维状，其直径为2040 nm，长度为5005000 nm ，单晶平行排列形成晶束，晶束又相互聚集形成各种聚集体。由图2b 的扫描电镜图片可见，凹凸棒土为)由晶束(也包括棒晶)间相互聚集而形成的各种聚集体(粒径通常在0.010.Imm)。第3章 实验3.1、实验原材料、仪器和设备3.1.1、实验原材料表3.1实验原材料和生产厂家原材料名称生产厂家SBR-1502吉林石化氧化锌河南省固始县鹏鑫锌化有限公司硬脂酸中国石化有限公司促进剂DM中国石化南京化工厂促进剂NOBS浙江黄岩东橡胶助剂有限公司硫磺浙江黄岩东橡胶助剂有限公司防老剂RD

24、濮阳市光璞石化有限责任公司防老剂4010濮阳市光璞石化有限责任公司机油濮阳市光璞石化有限责任公司凹凸棒土AT盱眙市玖川科技有限责任公司白炭黑山东弘兴白炭黑有限责任公司陶土徐州矿物高岭土厂轻质碳酸镁河北高邑县化工厂滑石粉市售碳酸钙市售3.1.2、实验仪器表3.2 实验仪器和生产厂家名称生产厂家单刀式切胶机660-1型无锡市第一橡塑机械设厂开放式炼胶机XK-160无锡市第一橡塑机械有限公司平板硫化机QLB-50D/Q无锡市第一橡塑机械公司无转子硫化仪GT-M2000-A高铁科技股份有限公司电子式拉力试验机DL-2500N江都市新真威试验机械有限责任公司门尼粘度试验机GT-7080-S2高铁检测仪器

25、有限公司橡胶硬度计绍尔式LX-A型江都市真威试验机械有限责任公司冲片机CP-25江都市试验机械厂3.2、实验配方3.2.1、实验基本配方表3.3实验基础配方和质量份数单位：份原材料配方编号 12345678SBR-1502100100100100100100100100氧化锌44444444硬脂酸11111111促进剂NOBS1.21.21.21.21.21.21.21.2促进剂DM1.31.31.31.31.31.31.31.3防老剂401011111111防老剂RD11111111机油44444444硫磺1.81.81.81.81.81.81.81.8陶土/40/滑石粉/40/轻质碳酸钙/

26、40/碳酸镁/40/凹凸棒土L51/40/凹凸棒土L51(Si69改性)/40/白炭黑/403.3、实验工艺流程原材料准备生胶塑炼混炼停放8h测定硫化特性硫化裁断性能测定3.3.1、原材料准备由于丁苯橡胶（SBR-1502）为非结晶性橡胶，可以省略烘胶工艺的操作，只需要进行切胶操作，每块生胶约重2千克，这样有利于破胶和塑炼。各种配料应根据各自特点进行一些适当的处理，凹凸棒土含有一定的结晶水，在实验之前要进行烘干，烘干条件1202h；防老剂RD使用前进行粉碎；机油在温度较低下使用，应适当预热。3.3.2、生胶塑炼大部分低温乳聚丁苯橡胶，初始门尼黏度值较低，大约在5060，因此可以不经过塑炼直接进

27、行混炼。但由于苯环的存在，使得丁苯橡胶分子链柔顺性差，相对分子质量分布较窄，缺少低分子级分的增塑作用，因此加工性能较差。表现在混炼时，对配合剂的湿润性差，升温高，收缩率大。可以通过适当的塑炼，降低混炼时吃粉难的问题。一般采用，采用低温薄通法；塑炼辊距0.51mm；塑炼温度3045；为防止丁苯橡胶塑炼时生成凝胶，除严格掌握适当的工艺条件外，亦可加凝胶阻止剂，如二苯基对苯二铵。3.3.3、混炼混炼的均匀性，直接影响到硫化后的使用性能，为了到达较好的混炼效果。采用二段混炼法；混炼操作方法包括打三角包法、割刀操作法、打卷操作法等混合使用，达到最佳混炼效果；混炼辊距48mm；混炼辊温5060；混炼时间2

28、030min；3.3.3.1、加料顺序、母炼胶制备过程生胶或塑炼胶防老剂4010防老剂RD氧化锌硬脂酸促进剂NOBS促进剂DM母炼胶加入加入将母炼胶称量后，等质量分成8份，进行混炼胶的制备。、实验配方混炼胶制备过程混 炼 胶加入加入凹土L51碳酸镁碳酸钙滑石粉陶土白炭黑无填充硫 磺母 炼 胶凹土L51Si69改性3.3.4、停放和冷却停放的目的是使胶料得到松弛，减小变形。停放一般采用停放架、停放车或停放盘等工具，停放温度应保持在35以下，停放时间一般为472h。冷却的目的是降低胶料的温度，防止其在存放期间发生焦烧，影响实验数据。3.3.5、硫化硫化是橡胶制品生产的最后一个工艺过程。是将具有塑性

29、的混炼胶经过适当加工（如压延、压出、成型等）而成的半成品，在一定条件下通过化学因素（如硫化体系）或物理因素（如射线）的作用，重新转化为弹性橡胶或硬质橡胶，从而获得使用性能的工艺过程。硫化三要素：温度、时间和压力。3.3.6、性能测定及标准3.3.6.1、门尼黏度以国家测定标准GB/T 1232，测定未硫化橡胶门尼黏度测定标准；实验条件：温度1000.5；时间预热1分钟、转动4分钟；转子转速（2.000.02）r/min；模腔上塞压力0.360.60MPa3.3.6.2、硫化特性以国家测定标准GB/T 16584，测定橡胶胶料硫化特性测定标准；3.3.6.3、邵尔A型硬度测试以国家标准GB/T

30、5311999，测定试片的邵式A型硬度。3.3.6.4、拉伸强度以国家标准GB/T 528，测定试片拉伸强度。选用试片1型，试样工作部分长度25.00.5mm，试样厚度2.000.2mm，试样宽度6.00mm；拉伸速度（50050）mm/min；温度232；湿度60%5%。3.3.6.5、撕裂强度以国家标准：GB/T 529，测定试片撕裂强度。选用直角形试样，拉伸速度（50050）mm/min；温度232。第4章 实验数据处理与分析4.1、门尼黏度由表4.1可以得出白炭黑填充的丁苯门尼黏度最大；其次是Si69改性凹凸棒土填充的丁苯橡胶；改性与未改性的凹凸棒土相比，门尼黏度值有较大的提高；最低是

31、滑石粉填充的丁苯橡胶。门尼黏度值越高，塑性越低，即：胶料的流动性越差。门尼黏度值越小，胶料流动性越好。表4.1门尼黏度测试数据试片名称MVMaxMooneySBR-无填充38.067.0SBR-滑石粉15.738.2SBR-陶土47.077.8SBR-碳酸镁46.477.8SBR-碳酸钙39.267.7SBR-凹凸L5121.148.8SBR-改性L51（Si69）62.585.2SBR-白炭黑78.7123.9上述结论的主要原因，是由于白炭黑做补强剂具有粒径小、比表面积大和表面活性高的特点，使白炭黑粒子界面与橡胶分子界面能够很好的结合，易形成结合橡胶，因此分子间的作用力较大，胶料流动性较差，

32、表现为门尼黏度值较大；未改性的凹凸棒土表面存在大量的硅羟基，易结团，使得与丁苯橡胶之间的结合力较弱，表现在门尼黏度值较低；偶联剂Si69具有易于水解的烷氧基团，能与凹凸棒土表面的硅烷基反应，提高凹凸棒土粒子界面与橡胶分子界面之间的结合力，因此门尼黏度值有较大提高；滑石粉表面化学性质不活泼，但分散性较好，与橡胶分子混合时，从一定程度上增加了橡胶分子间的距离，使橡胶本身的分子间的作用力明显降低，因此门尼黏度值比未加入任何填充剂的丁苯胶的门尼黏度值还要低。4.2、硫化特性由表4.2可以得出白炭黑填充的丁苯最高扭矩和最低扭矩都最大，焦烧时间最短，工艺正硫化tc10最长；改性的凹凸棒土与未改性的相比，主

33、要区别在于最高扭矩；滑石粉填充的丁苯焦烧时间比无填充的丁苯焦烧时间长一些；碳酸钙和碳酸镁填充的丁苯橡胶，工艺正硫化时间最短。陶土和滑石粉填充的丁苯比无填充的丁苯橡胶的工艺正硫化时间较长一些。表4.2硫化特性测试数据试片名称MH(dNm)ML(dNm)tc10（m:s）tc90（m:s）tc100（m:s）SBR-无填充9.6200.5615:3411:2518:04SBR-滑石粉11.8640.7036:4313:5622:29SBR-陶土10.3620.7974:5412:4821:32SBR-碳酸镁11.3890.7564:098:4714:59SBR-碳酸钙11.3890.7564:22

34、8:1913:19SBR-凹凸L5115.5222.3462:428:3916:31SBR-改性L51（Si69）20.0062.2342:289:2018:04SBR-白炭黑28.1516.1950:5514:3426:44注：测试温度160上述结论的主要原因，是由于白炭黑作为丁苯橡胶的填充剂，易形成结合橡胶，因此需要较大的扭矩力，结合橡胶越多，导致自由胶中的硫化剂的浓度增加，表现为易焦烧，即：焦烧时间较短；白炭黑PH值呈酸性，延迟硫化时间；改性的凹凸棒土与未改性的凹凸棒土最小扭矩几乎相同，但随着偶联剂Si69的作用加强，所需要的扭矩力也增大；碳酸钙和碳酸镁同属于强碱弱酸盐，PH值较高，对硫

35、化时间无延迟现象；陶土和滑石粉具有弱酸性，PH值偏低，对硫化时间有延迟现象，表现在tc90较长。4.3、邵尔A型硬度由表4.3可知：白炭黑填充的丁苯邵氏硬度最高；改性后的凹凸棒土比未改性的凹凸棒土填充丁苯硬度有所提高；无填充的丁苯橡胶硬度最低，滑石粉填充的丁苯比陶土、碳酸镁和碳酸钙硬度稍高。表4.3邵氏硬度测试数据试片名称邵氏A硬度SBR-无填充41SBR-滑石粉52SBR-陶土48SBR-碳酸镁48SBR-碳酸钙49SBR-凹凸L5159SBR-改性L51（Si69）68SBR-白炭黑75上述结论原因：是由于硬度表示橡胶反抗变形的能力。硬度值越大，变形越小；反之变形越大。白炭黑和改性后的凹凸

36、棒土，它们作填充剂补强效果较好，使得填充粒子与橡胶粒子之间的结合力增加，导致交联密度增加，表现为硬度值较高；滑石粉填充的丁苯硬度比陶土、碳酸镁和碳酸钙硬度稍高，是由于滑石粉本身的比重较高，具有一定补强作用；无填充的丁苯，弹性较好，抵抗外界的变形能力较弱，硬度值较低。4.4、拉伸强度由表4.4易得出：白炭黑填充的丁苯橡胶拉伸强度能达到16.51MPa，扯断伸长率为760%；未改性的凹凸棒土拉伸性能相对滑石粉、陶土、碳酸钙和碳酸镁而言，拉伸强度稍高；Si69改性的凹凸棒土比未改性的凹凸棒土拉伸强度提高了近一倍，达到9.88MPa，但伸长率有所降低；无填充的丁苯橡胶拉伸强度为1.62MPa，扯断伸长

37、率为326%。表4.4拉伸性能测试数据试片名称拉伸强度（MPa）100%定伸应力（MPa）扯断伸长率（%）SBR-无填充1.620.79326SBR-滑石粉3.251.66436SBR-陶土2.851.05508SBR-碳酸镁3.071.13529SBR-碳酸钙2.541.10451SBR-凹凸L515.391.24683SBR-改性L51（3%Si69）9.882.57607SBR-白炭黑16.511.37760上述结论的主要原因：由于白炭黑相对其它填充剂而言，具有粒径小、比表面积大和表面活性高的特点，易产生结合橡胶，补强效果最好，表现为拉伸强度值较高，扯断伸长率大；偶联剂Si69具有易于水

38、解的烷氧基团，能与凹凸棒土表面的硅烷基反应，提高凹凸棒土粒子界面与橡胶分子界面之间的结合力，因此改性后的凹凸棒土相对于未改性的凹凸棒土性能有较大提高；无填充的丁苯橡胶拉伸性能低，主要是由丁苯橡胶是非结晶型橡胶，无自补强性导致物理机械性能较差。4.5、撕裂强度由表4.5可知：白炭黑填充的丁苯橡胶撕裂强度最高；为改性的凹凸棒土也具有较好的撕裂强度；改性后的凹凸棒土撕裂强度明显提高。表4.5撕裂性能测试数据试片名称撕裂强度（MPa）SBR-无填充8.73SBR-滑石粉18.49SBR-陶土14.65SBR-碳酸镁16.23SBR-碳酸钙11.58SBR-凹凸L5124.33SBR-改性L51（Si6

39、9）30.15SBR-白炭黑33.97上述结论的主要原因，是由填充剂的性质决定的。一般相同填充份数情况下，粒径越小、比表面积越大和表面活性越高的填充剂，其撕裂强度越高。4.6、结论1.未改性的凹凸棒土填充补强的丁苯橡胶，相对陶土、滑石粉、碳酸镁和碳酸钙而言，补强效果较好，物理机械性能较优异。2.偶联剂改性后的凹凸棒土，比未改性的凹凸棒土物理机械性能上有明显的提高。3.改性后的凹凸棒土在物理机械性能上有明显的提高，但相对传统填充剂（炭黑和白炭黑）而言，并不能完全代替传统填充剂对丁苯橡胶进行填充补强。 参考文献1 梁文丽利，田明，凹凸棒土增强橡胶复合材料的制备及其结构与性能研究J。北京化工大学学报

40、，1999，26(3):892 聂恒凯.橡胶通用工艺M.北京：化学工业出版社，2009.2.3 聂恒凯.橡胶材料与配方M.北京：化学工业出版社，2009.6.4 翁国文，聂恒凯.橡胶物理性能测试M.北京：化学工业出版社，2009.5.5 张立群，吴友平，王益庆等.橡胶的纳米增强和纳米复合技术J，合成橡胶工业，2000，23(2)：71.6 张殿荣，马占兴，杨清芝.现代橡胶配方设计M.北京：化学工业出版社，1994.7 郑自立,等. 中国坡缕石粉晶X 射线衍射特征研究J. 矿产综合利用,1996 (6)8 王萍，凹凸棒土/丁苯橡胶纳米复合材料制备及其性能J，非金属矿，2004，27(6)致谢时光荏苒，岁月如梭！不知不觉间，我们将要离开这所培养我们的学校，将要告别辛勤教导我们的系领导和任课老师，将要和朝夕相处的同学说再见。感谢徐州工业职业技术学院三年来的培养，感谢材料工程系的领导和老师的教导，感谢 老师不辞辛苦对我们的精心指导，在她的带领下，我完成了实验及论文，感谢材料工程系为我提供的实验室，感谢实验室老师对我们的关怀与帮助，也感谢我同组内其他同学,在他们的帮助下我得以完成我的实验,衷心的感谢在这次毕业设计中帮助过我的所有人。 太多的感谢，而我只想用行动作为感谢，用成果作为微不足道的报答。乘 风 破 浪 会 有 时直 挂 云 帆 济 沧 海