橡胶的共混改性方法及其应用.doc

第五章 橡胶的共混改性 5.1概述 橡胶共混的意义：改善工艺性能，使用性能和技术经济性能。大约70%以上的橡胶是以橡胶并用或橡塑并用的形式进行加工和使用。 橡胶共混的内容：相容性形成均相体的能力：热力学相容、工艺相容 共混物形态结构：连续相、分散相、界面 配合剂在共混物中分布：硫化助剂、填料的分布，共交联和物性 橡胶的工艺相容性：通过机械方法或其他条件将热力学不相容体系混合，可以获得足够稳定的共混物，这种共混物在微观区域内构成多相形态，但在宏观上仍能保持其均匀性。 聚合物共混影响因素： 混炼工艺条件：时间、强度、辊温、加工方法 配方组成：生胶、共混比、相容剂、加工助剂 5.1.1聚合物共混物的形态结构 均相结构；单相连续结构；两相连续结构 表：几种橡胶共混物的形态结构 共混物 SBR/NR SBR/IR BR/IR SBR/BR SBR/E-BR① 高-CN含量NBR/IR 高-CN含量NBR/SBR 中-CN含量NBR/SBR CR/NR EPDM/NR 并用比例 25/75 50/50 75/25 0.3④/C 5.0/C② C/0.7 1.3/C 2.0/C C/0.2 0.2/C 0.3/C C/0.7 相容 相容 相容 相容 相容 相容 30.0/C 25.0/C C/20.0 6.0/C ― C/4.0 0.6/C 1.5I③ C/0.8 2.5/C 4.0/C 8.0/C 3.0/C ― C/0.8 注：① E-BR ─ 含35份高芳烃油的BR；② C ─ 连续相；③ I ─ 两相连续结构； ④ 表中数字是分散相的平均粒径(μm)。 5.1.2共混物的界面 界面的形成：由两组分所构成的两相之间的接触；两种大分子链段之间的相互扩散。 界面层的稳定：添加相容剂。界面层的厚度：决定于溶解度参数、界面张力及工艺条件。 5.1.3共混物形态结构的影响因素 橡胶共混中存在的不相容性可分为三种类型： 一是粘度不匹配引起的不相容性，由于粘度相差太大，并用胶难以形成紧密结合的共混物； 二是热力学不相容性，从而使共混物难以形成分子级共混； 三是由于硫化速率不匹配引起的硫化不相容性。 (1) 聚合物共混时的分散过程 分散相平均粒径的大小决定于：混炼时间、混炼强度、分散相用量。 分散相宏观破碎能↓，相容性↑，界面张力↓，分散相体积分数↓，剪切速率↑，则：平均粒径↓ (2) 相容性对共混物形态结构的影响 聚合物相容性两种极端：完全不相容、完全相容或相容性极好。 较好的共混改性物：分散相大小适宜、需要多相结构、相之间结合力较强。 对于单纯热力学不相容性，改进的方法很多，最常见的方法是添加增容剂。 (3) 组分浓度对共混物形态的影响 组分体积分数 74%，连续相； 26%，分散相； 26-74%，视具体条件而定。 当二者的初始粘度和内聚能接近时，浓度大者易形成连续相。 (4) 组分粘度对共混物形态结构的影响 二者粘度相差越大，分散相体积分数↑，分散相粒径↓；二者粘度接近，分散相体积分数↑，分散相粒径↑；粘度低组分，连续相；粘度相近，“海-海”结构。 对于单纯的粘度不匹配导致的不相容性，可以选择合适的牌号或通过改进共混工艺过程如加增塑剂、填料等调节各相的粘度使之匹配。 (5) 工艺条件 共混温度对共混物形态结构的影响：分散相粒径可随混炼温度而发生可逆变化。 共混时间对共混物形态结构的影响：分散相粒径随共混时间的增加而减小至不变。 加料顺序对形态结构的影响 两阶共混：在合适配比下得到两相连续结构的母料，再稀释至预定的配比。 5.1.4配合剂在共混物中的分布 (1) 硫化配合剂在共混物中的分布 硫化配合剂的溶解度：可用相似相容原理分析 (2) 补强填充剂在共混物中的分布 影响因素：炭黑和橡胶的亲和性与橡胶的不饱和度和极性有关：不饱和↑，极性↑，则亲和力↑。 炭黑在橡胶中的亲和力顺序：BR / SBR / CR / NBR / NR / EPDM / IIR。 橡胶的粘度对炭黑分布的影响： 炭黑易进入粘度低的橡胶相，可用软化剂调节炭黑在共混物中的分布，如：NR/充油SBR。 炭黑表面特征及用量