粉煤灰作补强填料的研究

当前，橡胶制品中所用的主要补强填料是炭黑，而炭黑一般是用石油、天然气、焦炉煤气、**等生产而成。由于这些资源短缺，导致炭黑价格上浮，严重影响了橡胶制品的成本，同时，炭黑在橡胶制品中存在颜色深的缺陷。针对上述问题，需要用矿物加工的方法来研制一种成本低，代替炭黑、白炭黑时性能好的产品。我们在试验中所用的原料粉煤灰的密度很低，接近炭黑、白炭黑的密度。近年来的一些研究表明：以粉煤灰作为橡胶补强填料，原料来源广，生产制备工艺简单，按资少，成本低，既可节约炭黑，又可解决环境污染问题，如果通过测定得到的性能数据说明改性粉煤灰作橡胶补强填料是可行性的，那幺这就为粉煤灰的综合利用提供又一个途径，为提高粉煤灰的技术含量和经济附加值，开拓了新的应用方向，具有显著的经济效益和社会效益。2改性粉煤灰的制备21粉煤灰改性理论由于粉煤灰是亲水性物质，而橡胶是疏水性物质，两者不易结合。粉煤灰的表面改性是一个比较重要的环节，要根据不同的高分子材料、不同的制品、不同的加工工艺对其进行表面改性。由于粉煤灰形成的条件等因素，使得在其表面存在有羟基和游离质子，这些成分的存在，易于和硅烷偶联剂发生反应。本文选用硅烷偶联剂和钛酸脂偶联剂NDZ311.经过改性后的粉煤灰能很好的与高分子材料交联达到其补强的目的。2.2粉煤灰的改性试验首先将原样粉煤灰进行筛分处理，使粉煤灰的粒度达到试验要求，同时对粉煤灰的一些基本性质进行试验测定，然后将得到的粉煤灰在高速混合机里进行改性，较后得到试验要求的改性粉煤灰。试验中选用了硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂NDS11对原样粉煤灰进行化学改性，其试验设计如表1所示。表1煤灰改性方案编号硅烷偶联剂SG-表2改性粉煤灰/橡胶样品配方编号丁苯胶****防老剂硬脂酸中超炭黑促进剂改性橡胶补强填料时，其各项性能均能芫全满足使用要综合利用对粉煤灰的改性试验是在SHR-10高速混合机中进行的，试验中主要依靠高速混合机的自摩擦作用将粉煤灰加热到100°C，然后按照表1设计的改性方案，分次加入药剂，每次加药间隔5~8min，本试验间隔为分煤灰。3改性粉煤灰替代炭黑的试验研究在将改性粉煤灰做橡胶补强填料研究的过程中，为了能够比较充分的考察改性粉煤灰作补强填料时对橡胶性能的影响，分别选取改性得到的6种粉煤灰，研究它们作丁苯橡胶SBR）补强填料时对丁苯橡胶的性能影响。在试验过程中，活性粉煤灰橡胶补强性试验执行炭黑在丁苯橡胶中配方及鉴定方法，试验过程中主要用到阜新橡胶厂的Thec硫变仪拉伸试验机和邵氏橡胶硬度计来测定改性粉煤灰作橡胶补强填料的性能。Thec硫变仪主要用来测定橡胶的硫化曲线，然后根据硫化曲线来确定硫化参数，即硫化温度和硫化时间拉伸试验机主要用来测定改性粉煤灰作橡胶补强填料时的定伸强度、扯断强度、扯断伸长率、永久变形、撕裂力等；邵氏橡胶硬度计主要用来测定硬度邵氏。按表2的设计方案称取各原料，然后在炼胶机上进行炼胶，再在25t双层硫化机上进行硫化。硫化芫成后，用Thec硫变仪拉伸试验机和邵氏橡胶硬度计等测定改性粉煤灰部分代替炭黑作橡胶补强填料的性能，较后得到需要的试验数据。表2中，各数据代表的是份数比，比如第一组数据中，丁苯胶取100g时，**便取3g，**取18g，防老剂取1g，促进剂取12g，硬脂酸取1g，中超炭黑取28g，改性粉煤灰为12g.各次试验中将各种改性粉煤灰以30%替代炭黑作橡胶补强试验（实际试验中将改性粉煤灰以不同比例替代炭黑、白炭黑作橡胶补强填料，以此来确定粉煤灰的较佳用量）。实际试验中，将改性后的6种粉煤灰分别按表2的设计方案进行试验，在改性后的6种粉煤灰中，将它们以不同比例代替中槽炭黑作为橡胶补强填然后再在阜新橡胶厂测定出粉煤灰代替中槽炭黑后性能方面的试验数据。表3、表4是4种改性粉煤灰中的一种粉煤灰代替中槽炭黑作橡胶补强填料后性能方面的试验数据（其它几组试验数据和此组试验数据基本一致）。表3不同填加比例改性粉煤灰的硫化参数编号的单位为N.m，TS然后再将中槽炭黑作橡胶补强填料时的性能进行分析，通过实际数据来对比改性粉煤灰作橡胶补强填料和炭黑作橡胶补强填料的实际性能的差异。表5是炭黑作橡胶补强填料时性能方面的试验数据。通过表4、表5试验数据的对比分析，可以看出当改性粉煤灰以30%左右替代中槽炭黑时，其各项性能指标都较接近炭黑作橡胶补强填料的性能，有的性能甚至优于炭黑作补强填料时的性能。4结论通过试验数据验证了改性粉煤灰作橡胶补强填料的实际性能。在整个试验过程中，主要得出以下结论：粉煤灰改性试验研究表明，经偶联剂改性后，粉煤灰表面极性得到改变，其表面由亲水性变为疏水性。同时经改性后活性大，分散程度得以提高。改性粉煤灰在橡胶中可以部分替代炭黑，这既降低了橡胶制品的成本，又开辟了粉煤灰综合利用的新途径。试验中，所用改性粉煤灰部分替代炭黑作的对比关系，还需在准确测量运距上作进一步工作。综合利用表4改性粉煤灰填充橡胶材时性能方面的数据胶料序号硫化时间/min定伸强度300%/MPa扯断强度/MPa扯断伸长率/%.永久变形/%硬度邵氐（A）老化前老化后撕裂力/N.mm-1质量序号硫化时间/min定伸强度300%/MPa扯断强度/MPa扯断伸长率/%永久变形/%硬度邵氐（A）老化前老化后撕裂力/N.mm-1质量求。有些性能甚至优于炭黑、白炭黑作橡胶补强填料时的性能。粉煤灰作为橡胶补强填料，原料来源广、生产制备工艺简单、按资少、成本低、既可节约炭黑，又可以解决环境污染问题，具有显著的经济效益和社会效益。这为提高粉煤灰的技术含量和经济附加值，开拓了新的应用方向，为粉煤灰的综合利用又提供了一个好的途径。（上接第31页）表2伊每露天矿各种自卸车自重、载重等参数85t煤斗85t岩斗77t标斗车型运煤运岩运煤运岩运煤运岩运煤运岩自重/t载重/t重载时整车重量/t自重比载重比耗高于77t标斗和车型拉煤量较少，其单位油耗应该较低也与表1结果相符。表1中各种车型所采用的运距均一致，这与事实不符，应该是每种车型的平均运距各不相同，每台车的平均运距也各不相同，但目前技术手段无法准确测出各车型的真实运距。真正准确对比各车型油耗