这也表明硅土与橡胶偶联提供的补强比TAC提供的交联强。正如预期一样,由于缺乏硅土与橡胶偶联,VP Si 208展示的补强最低。
◆ EPDM/EPM— 总结
本研究清楚表明,只有通过使用正确量的乙烯基硅烷,例如VP Si 225,才能达到过氧化物硫化和硅土填充化合物的高度补强。另外还表明,硅土填充化合物中的乙烯基硅烷不仅充当偶联剂的作用,而且充当催化剂的作用以增加交联密度,这与TAC相似。炭黑填充化合物没有观察到这种明显的活化作用,因为硅烷不能象TAC一样充当多官能基交联剂。
金属氧化物固化CR化合物
使用ZnO进行金属氧化物硫化,应在释放3、4单位HCl发生偶联。该研究包括氢硫基硅烷、VP Si 163和VP Si 263,以调查与Si 230相比的偶联效果。
◆ CR硫化特性和加工性
结果表明,与那些含有烷基和氯硅烷的化合物相比,分别含有甲氧基和乙氧基氢硫基硅烷、VP Si 163和VP Si 263的硅土填充化合物的化合物粘度微高。这最有可能是由于在混合中产生的某种程度预焦化造成的。另外,这些化合物的Mooney焦化时间更短。
图3描述delta扭矩(MH-ML)和硫化t90%时的时间。与N330填充化合物相比,硅土填充CR化合物的硫化率更慢,delta扭矩更高。在硅土填充化合物中,VP Si 203和VP Si 163导致delta扭矩最低;但是含有VP Si 263的化合物产生的delta扭矩值最高。
图3:CR化合物硫化时间90%时的delta扭矩值
◆ CR— 静态硫化橡胶特性
与氯硅烷Si 230和烷基硅烷Si 203相比,使用氢硫基硅烷导致更高模数比(300%模数/100%模数)。已经预测到VP Si 203的模数低,但是,与Si 230相比,VP Si 263模数高得多,一定是由于高得多的偶联效果造成的。比较含有氢硫基硅烷的化合物,似乎VP Si 263L导致平衡橡胶内部特性,VP Si 263H仅微微增加补强。这可能是由于偶联反应可以使用的3、4单位量受限制造成的。除了不能提供硅土与橡胶偶联的VP Si 203以外,所有硅烷化合物的撕裂强度高于N330。也观察到含有氢硫基的化合物的耐磨性能和压缩变形提高。Si 230也显示加固比烷基硅烷高得多。炭黑参照化合物的拉伸极短,模数以及硬度极高,因为N330的表面面积更大。最有可能的是,N550可能为该化合物的更佳炭黑选择。
◆ CR— 结论
本调查表明,氢硫基硅烷,特别是VP Si 263,最适合于加固氯丁二烯橡胶。使用这些高度活性硅烷的唯一缺点是其在混合中预交联的趋势,这样可能导致在进一步加工化合物中产生问题。采用Si 230,偶联效果低于氢硫基硅烷,但是加工容易,对于大多数应用补强可能足够高。值得注意的是,氢硫基硅烷明显可与3、4氯丁二烯单位直接反应,释放HCl和形成单硫化物键;这样可使硅土与橡胶交联成为可能,即使是没有固化剂,因此没有矩阵交联。硫或过氧化物硫化不可能有这种独特的网格结构。
总结
在硫化硅土填充NBR化合物中,硫氰基硅烷Si 264形成高度补强、滞后损失和加工性之间的最佳平衡。氢硫基硅烷VP Si 263和聚硫化物硅烷Si 69也具有优良补强性能,但是观察到动态特性中有差异。使用氢硫基硅烷VP Si 163可以达到最高补强和最低硅土网格结构,但是加工问题以及释放甲醇可能限制其使用。无论如何,各种应用的最佳硅烷选择取决于加工、补强和动态性能的具体要求。
在过氧化物硫化硅土填充EPDM/EPM化合物中,乙烯基硅烷VP Si 225充当硅土与橡胶偶联剂和催化剂,以同时增加交联密度。这样可以导致补强特性比只通过提供多官能交联增加交联密度的TAC之类的催化剂好。只有采用硅烷偶联剂,才能达到与炭黑相似的硅土填充化合物的补强效果。