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丁苯-顺丁-白炭黑体系的工艺性能改进Alberto Ramperti（原著） 孙武(译）Rubber Service,Argentina 中国橡胶工业协会材料研究检测中心橡胶功能助剂DA 201因为结构中含有羰基和羟基能够提高相容性从而改善工艺性能。在白炭黑-丁苯胶体系中能够提升分散能力和化学结合能力。由于结构上的特点，添加DA201能够使其他粉料更好的分散，更快速的融入橡胶，更快的与橡胶结合。DA201在丁苯-顺丁-白炭黑体系中的作用结果已经被检测出来，结果如下：显著的提升小料的分散性能；提升小料分散的均匀性；通过测试tan,发现DA201可以提高混炼胶的工艺性能；降低混炼胶门尼粘度；缩减混炼时间；在相同的频率、振幅、温度下，显著的降低硫化胶的tan值。DA201对解决下述的工艺性能有很大的帮助：提升其他助剂（特别是粉类）的分散性；降低混炼能耗；提升橡胶的工艺性能显著的提升炭黑的分散性能，以及硫化胶的物理机械性能等；降低硫化时间；因为相容性好，所以提高了胶料的性能；可以提升极性橡胶和非极性橡胶之间的相容性。混炼胶的性能为了本文的研究方便，表1列出了本次试验的配方。混炼使用综合性能较好的GUIX 2升试验使用密炼机，具体混炼方法如下：1） 加入丁苯胶、顺丁胶；2） 加入一半炭黑+白炭黑+DA2013） 环烷油4） 剩余炭黑+其他小料所有的混炼工作都是在一定设备、时间和条件上进行循环生产。按照操作规程，在开炼机上按照一定的时间和温度、加促进剂。分散质量在A.Y. Coran的标题为“炭黑的分散性能，第三部分”文章中提到的评价分散性能的两个标准，本文按照这两个标准进行分散性能评价。使用不同振幅和频率下的G来表征分散。一方面，coran解释说，在不同的振幅、应变、分散等级下，较低的G意味着较好的分散率。从表1中可看出当分散等级升高，分散就更好，与此同时弹性模量G就越低。从图2中同样可看出，当DA201用量增加时的趋势是相同的。试验条件是频率为20圈/分钟，应变范围为0.02到0.5。在图3中，G为同样在较小变形下的分散性。另一方面，coran分析在不同的分散等级、不同的振幅和震荡频率下的RPA2000试验结果。试验结果表明，分散等级越高，G越小。（图4）试验温度为80，试验结果见图4-6。图4为coran所做试验，图5和图6为本试验所做。对比上述图中曲线，我们可以看出，在RPA2000试验中，添加橡胶助剂DA201对胶料的分散性能有明显的提升，这会对最终胶料性能的提升有帮助。当DA201的用量增加时，需要注意G的降低，同样也需要注意tan的增加。当tan增加，G降低，与此相连的是G的降低，而G降低则意味着聚合物表现更多的塑性。这会导致，例如：挤出膨胀性能、注塑或冲模等性能明显变好，从而降低废品率。图8表示，振幅频率和胶料工艺性能之间的联系，这对我们理解添加DA201对工艺性能的影响有帮助。动态粘度粘度的定义：=剪切应力/剪切速率=G/=G/2频率RPA2000允许我们从两个方面定义：= G/和*=G*/代表纯粘性，*代表由复数模量产生的复数粘度。在80和相同的剪切频率下，除去工艺性能的影响，*代的大小受DA201用量的影响，并且图9中表示粘度与用量之间的关系。正如图示，在DA201为2.5份时，在所有的频率中，粘度基本不变，为未加时的95%。当DA201为5.0和7.5份时粘度为未加DA201时的85%和75%。在丁苯白炭黑体系中添加DA201可以通过降低粘度、增加塑性来更好的分散填料和提高胶料的工艺性能。前文已经提到，DA201与前一半炭黑一起加入。我们先假设在密炼机中粘度会降低，同时能耗也会减少。同样，在所有的工艺中，如果能少粘度就意味着聚合物物理结构的改变。在整个丁苯白炭黑机械混炼工艺中，添加DA201可以降低粘度、提高分散等级和降低混炼功耗。图10中指出振幅的变化对G的影响（振幅的变化从0.2到21）。在振幅的影响下，G的变化与分散性有关。G为同一聚合物在不同的振幅下的G的差值。正如我们所见，当DA201的量增加时，G将会降低，曲线的斜率较小。与图10相同，图11为在相同情况下G的变化。在G和G双双降低的情况下，将暗示G*也会随之降低，因此聚合物的复数粘度也可能降低。由图12，在一定的剪切速率和一定的振幅下，当添加量到达5.0份时，复数粘度有一个明显的降低。从上述的试验得知，添加DA201可以降低机械混炼的功耗。对硫化的影响TPA2000试验在MDR2000流变仪上进行，设定频率在100cpm，震荡角度设定在0.5，温度为180，以便于最后得出的曲线平坦准确。从表2中可以看出，除了T90数据是DA201为5份时最低，其余数据规律都较为稳定，都是当DA201的份数增加时数据增加。图13同样为这个规律。DA201在混炼的第一部分当做分散剂添加。在密炼机内DA201可以帮助氧化锌的分散，另外还可以帮助硫黄和其他的硫化助剂分散，最后的直接结果就是硫化速度的加快。当DA201添加5份时硫化速度可以提高12%。DA201中分散因子的作用原理是作用于粉料的表面，通过减少粉料表面电子，从而达到提高分散度的作用。对橡胶中其它小料的作用原理相同。然后分散因子溶于橡胶中，并不是简单的物理分散到橡胶中，而是能够降低胶料的粘度，提升胶料的硫化速度。如果分散因子加入到橡胶后硫化时间降低就说明分散因子与橡胶的相容性好。令人惊奇的是TS2和T50略有升高，说明焦烧安全性提高（图14）。硫化胶性能硫化胶样需先在特定的设备中制样，然后再RPA2000中进行试验，试验温度降低到60，对试验进行频率剪切进而判断DA201对硫化胶样性能的影响。从图15中G和频率曲线中可看出，当DA201的含量增加时G随之减小。本试验都是在较小的应变下进行，通常在100%的应变下获取较小的模量。Coran发现，当100%应变下的模量减小时，胶料的分散等级是增加的，而分散等级的增加的多少则与添加填料的种类和未加分散剂之前的分散等级有关，如图16。所以我们可以肯定，添加DA201可以增加胶料的分散等级。图17为G与频率曲线，如图所示，随着DA201添加量的增加，G呈逐渐减小的趋势。频率剪切同样可以看出tan的趋势，从图18中可看出，在所有的频率下，tan都随着DA201添加量的增加呈减小的趋势，当频率到达2000cpm时，所有添加量的tan量逐渐接近。非常重要的是，由于较低的tan，较小的G，进而会影响G。所以硫化胶有较小的滞后损失及生热。上述说明，DA201可以提高较高的分散等级，同时可以提高丁苯橡胶的动态力学性能。温度剪切图19为从50到120的温度剪切曲线，频率为100cpm，震荡角度为0.1。与频率剪切图类似，图19说明添加DA201在所有的温度都会提升硫化胶tan的性能。这说明，添加DA201可以提升胶料的动态力学性能，使其性能接近理想的弹性体聚合物。60，20cpm下的振幅剪