1.1 原材料
木质素,分析纯,北京华迈科生物技术有限责任公司产品;正硅酸乙酯(TEOS),分析纯,上海麦克林生化科技有限公司产品;无水乙醇和氨水,分析纯,国药集团化学试剂有限公司产品;硅烷偶联剂KH550和KH560,分析纯,南通中捷新材料有限公司产品;去离子水,实验室自制;天然胶乳(固含量为61%),东莞市富豪化工有限公司产品;炭黑N330,山东贝斯特化工有限公司产品;芳烃油,河北衡水圣康化工有限公司产品;硬脂酸、氧化锌、防老剂4020,促进剂CBS,促进剂DM和硫黄均为市售品。
1.2 主要设备与仪器
RM-200C型转矩流变仪,哈尔滨哈普电气技术有限责任公司产品;SK-168型开放式炼胶机,上海双翼橡塑机械有限公司产品;QLB-400X400X2型平板硫化机,青岛亚东橡机有限责任公司产品;JSM-7500F型扫描电子显微镜(SEM),日本电子株式会社产品;MM4130C型无转子硫化仪和GT-2012-D型DIN磨耗试验机,高铁科技股份有限公司产品;TS2005b型拉力试验机,中国台湾优肯科技股份有限公司产品;GABOMETER-150型动态力学分析(DMA)仪,德国耐驰仪器制造有限公司产品。
1.3 试验配方
试验配方(用量/份)为:NR 100,木质素@SiO2(LxSy) 15,炭黑N330 35,氧化锌 5,硬脂酸 2,防老剂4020 2,石蜡 1,芳烃油 5,硫黄 2,促进剂CBS 1,促进剂DM 0.5。
木质素@SiO2(LxSy)的L表征改性木质素,S表征改性SiO2,x和y分别为改性木质素和改性SiO2用量,改性木质素与改性SiO2用量比分别为0/15,3/12,6/9,9/6,12/3,15/0时,分别记作L0S15,L3S12,L6S9,L9S6,L12S3,L15S0。
1.4 木质素@SiO2的制备
将木质素加入无水乙醇水溶液中搅拌反应30 min后加入硅烷偶联剂KH550,在60 ℃水浴下搅拌反应2 h,产物用无水乙醇洗涤后在真空烘箱中干燥,研磨后得到硅烷偶联剂KH550改性木质素(以下简称木质素)。
将TEOS加入到无水乙醇水溶液中,用氨水调节pH值后加入硅烷偶联剂KH560反应2 h,产物用无水乙醇洗涤后放入鼓风干燥箱中干燥,研磨后得到硅烷偶联剂KH560改性SiO2(以下简称SiO2)。
将TOES加入到无水乙醇水溶液中,使用氨水调节pH值并加入硅烷偶联剂KH560反应2 h后加入木质素,在60 ℃恒温水浴中反应3h,产物用无水乙醇洗涤后放入鼓风干燥箱中干燥,研磨后得到木质素@SiO2。
1.5 木质素@SiO2/NR复合材料制备
1.5.1 木质素@SiO2/NR母胶的制备
将木质素@SiO2分散到去离子水中超声分散30 min,然后将分散液加入到天然胶乳中搅拌20 min以混合均匀,将胶乳与木质素@SiO2的混合乳液喷射到30%的冰醋酸中絮凝,得到木质素@SiO2/NR母胶,将其反复洗涤后放入60 ℃的鼓风干燥箱中烘干。
1.5.2 木质素@SiO2/NR复合材料的制备
在流变仪模腔中依次加入木质素@SiO2/NR母胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂4020、石蜡、炭黑N330和芳烃油并混炼均匀;在开炼机上加入一段混炼胶,待其包辊后依次加入硫黄、促进剂CBS和促进剂DM,左右割刀6次,打三角包和打卷6次,下片。
硫化在平板硫化机上进行,硫化条件为145 ℃/10 MPa×1.3t90。
1.6 分析测试
(1)SEM分析:将样品进行喷金处理,用SEM观察其微观形貌。
(2)动态力学性能:采用DMA仪进行测试,测试条件:频率 10Hz,温度范围 -65~65 ℃,升温速率 2 ℃·min-1。
3)其他性能:硫化特性、物理性能、热空气老化性能和耐磨性能均按照相应的国家标准进行测试。