粘土矿粉在结构特性上有许多优良特点,其中Ｓｉ―Ｏ,Ａｌ―ＯＨ可以根据不同的应用对象加以利用。本工作利用粘土的表面羟基与偶联剂的水解基团作用形成化学键或氢键,在粘土表面引入有机基团,从而使粘土表面得以有机化,提高了粘土与橡胶的相容性。同时研究了改性粘土对鞋用混炼胶的增强效果。
１实验部分
１．１原材料
精制高岭土:福建闽中地区出产的高岭土矿,经沉降分离提取粒径为２μｍ的浆液,压滤、烘干、粉碎,其白度为４９．８%,ｐＨ值为６．４。ＷＤ-５０硅烷偶联剂为武汉大学化工厂生产。０号沉淀白炭黑为日本进口。
１.２改性粘土的制备
取精制高岭土加入１%ＷＤ-５０硅烷偶联剂,于８０℃加热,高速分散３０ｍｉｎ后作鞋用混炼胶增强剂。
１.2偶联效率测定
取精制高岭土２０ｇ,加入１．０ｍＬＷＤ-５０硅烷偶联剂高速分散混合。称取１ｇ上述改性粘土置于不同的试管中,取其中４支分别置于６０,８０,１００,１２０℃的恒温箱中,１５ｍｉｎ后取出测定其偶联效率。另取其中９支,置于３０℃恒温箱中,经０．５,１．０,１．５,２．０,２．５,４．０,７．０,２４．０,３５．０ｈ各取出一支,测定其偶联效率。在上述试样中加入１０ｍＬ０．１%水杨醛乙醇溶液,震荡并静置后离心分离,取清液５ｍＬ,用７２１型分光光度计测定其吸光值,即得上清液偶联剂含量。
１．４鞋用混炼胶的制备
试样配方（质量份）为:天然橡胶４０,丁苯橡胶３０,顺丁橡胶３０,ＺｎＯ５,Ｓ２,促进剂ＤＭ１,促进剂ＴＭＴＤ０．０４,硬脂酸２,二甘醇２．４,改性粘土４５～８０（或０号沉淀白炭黑４５）。
１．５性能测试
按ＧＢ５７２３―８５规定制成试样,并按ＧＢ５２８―８２,ＧＢ５３０―８１标准测定试样拉伸强度、３００%定伸应力和扯断伸长率等力学性能。
２结果与讨论
２．１对偶联效率的影响
反应时间由图１可知,在３０℃时,随着反应时间（ｔ）延长,偶联效率（ｃ为未反应的偶联剂浓度）提高,并且达到一定时间后趋于平缓,在恒温初期递增较为显著。本工作选用偶联时间为３０ｍｉｎ。
反应温度如图2所示。随着偶联温度（T）的增加，反应速率增加，处理时间短。但是，如果温度太高，偶联剂可能会分解或挥发，这可能会给操作带来不便。因此，应根据偶联剂的性质确定偶合温度。这项工作的耦合温度是80°C。该检测方法仅精确地确定了可以通过从粘土中吸附乙醇而洗掉的偶联剂;已经通过红外光谱证实了未洗涤的偶联剂与粘土的偶联反应。
２．２混炼胶性能
改性粘土填充的混炼胶性能与同样条件下日本０号沉淀白炭黑填充的混炼胶的增强效果相近
３结论
在天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶鞋用混炼胶中,采用１%的硅烷偶联剂于８０℃处理３０ｍｉｎ的改性粘土作为增强剂可以代替或部分代替白炭黑使用。根据不同的橡胶体系选择偶联剂。