纳米氧化锌在橡胶中的应用研究

纳米氧化锌在橡胶中的应用研究

   纳米氧化锌在橡胶配方中的实际应用情况，由于纳米材料特有的小尺寸效应和表面效应，使纳米氧化锌在橡胶配方中的功用不仅仅是一种高活性的活性剂，其具有的提高耐磨性，提高胶料——骨架材料粘合力，提高抗变形能力从而降低生热、老化后性能保持最佳等特点，已使其具有了多功能性助剂的角色，应用空间广阔。
内 容：
1、不同比表面积对橡胶性能的影响。
纳米氧化锌的核心指标是比表面积。不同比表面积的产品对橡胶产品的性能影响很大。胶料的物理性能、使用性能与材料的比表面积存在着相关关系。从胶料强伸性能看，纳米氧化锌在基本不降低伸长率的情况下，能较明显的提高胶料定伸强度。随材料比表面积的增大，这种趋势俞加明显。但更为明显的是胶料的磨耗减量降低和压缩疲劳温升降低。由此可以看出，纳米氧化锌在比表面积达到80m2/g以上时，可表现出优良的普通氧化锌所不具备的综合性能。比表面积在80m2/g以下的纳米氧化锌虽然也较普通氧化锌在综合性能上为优，但与80m2/g以上相比，差距还是较为明显的。
2、纳米氧化锌对胶料硫化特性的影响
纳米氧化锌对胶料硫化特性的影响较大，由于大比表面高活性，使胶料交联密度提高，这表现在硫化曲线的大扭距MH提高，也表现在300%定伸强度的提高上。另外，硫化曲线有整体随时间后移的倾向，无论ts2、t90都较普通氧化锌延迟。这种延迟作用随配方体系不同程度也不同，具体的机理尚待探讨。
3、对胶料物机性能的影响
纳米氧化锌对提高胶料物机综合性能是非常明显的，在强伸性能方面，300%定伸强度提高10%左右，同时扯断伸长率基本能够保持不变。在降低磨耗减量、提高耐磨性方面优势明显，磨耗减量的降低在10%以上，这是由于纳米材料的小尺寸效应补强胶料所致，这种补强完全不同于炭黑的补强，其扯断伸长率、弹性均没有降低，从技术上讲是非常理想的。纳米氧化锌的胶料较普通氧化锌的胶料其H抽出力提高幅度在10-20%，具体程度与各轮胎厂配方体系有关。这种对粘合力的影响是纳米材料的小尺寸效应导致，即纳米材料与胶、与尼龙线实现了分子水平上的结合，从而使胶——帘线粘着力大幅提高。
4、对胶料生热性能的影响

比表面积80m2/g的纳米氧化锌胎面胶料的压缩疲劳温升是36℃，普通胶料的压缩疲劳温升是48℃，降低生热25%，非常明显，这对于轮胎等动态使用的橡胶制品是非常重要的。这是由于纳米材料的小尺寸效应补强胶料使胶料变形降低所致。炭黑补强胶料虽然也能降低胶料变形，但其弹性降低，滞后损失增大导致了生热剧增，而纳米氧化锌补强后避免了上述缺点，故其生热明显降低。

5、对胶料老化性能的影响
纳米氧化锌胶料的抗张强度及扯断伸长率在热空气老化后的保持率要明显优于普通胶料，这可能与纳米氧化锌的小尺寸效应增加了交联网络密度，与高分子材料实现了分子水平的结合有关。目前许多橡胶杂件厂尤其是密封件行业对纳米氧化锌这个特点非常欢迎和重视。一些制品厂应用纳米氧化锌于耐油高温胶管、高档汽车密封制品方面均开发出了各自的新产品。

纳米氧化锌的多功能性助剂作用十分明显，对提高橡胶制品的使用寿命有很大帮助，是普通氧化锌的理想换代材料