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              納米氧化鋅對產品性能的影響

              不同比表面積對橡膠性能的影響

              納米氧化鋅的核心指標是比表面積。不同比表面積的產品對橡膠產品的性能影響很大。以下是某大型輪胎廠載重斜交輪胎配方應用的實驗數據。

              膠料的物理性能、使用性能與材料的比表面積存在著相關關系。從膠料強伸性能看,納米氧化鋅在基本不降低伸長率的情況下,能較明顯的提高膠料定伸強度。隨材料比表面積的增大,這種趨勢俞加明顯。但更為明顯的是膠料的磨耗減量降低和壓縮疲勞溫升降低。由此可以看出,納米氧化鋅在比表面積達到80m2/g以上時,可表現出優良的普通氧化鋅所不具備的綜合性能。比表面積在80m2/g以下的納米氧化鋅雖然也較普通氧化鋅在綜合性能上為優,但與80m2/g以上相比,差距還是較為明顯的。

              納米氧化鋅對膠料硫化特性的影響

              納米氧化鋅對膠料硫化特性的影響較大,由于大比表面高活性,使膠料交聯密度提高,這表現在硫化曲線的大扭距MH提高,也表現在300%定伸強度的提高上。另外,硫化曲線有整體隨時間后移的傾向,無論ts2、t90都較普通氧化鋅延遲。這種延遲作用隨配方體系不同程度也不同,具體的機理尚待探討。

              對膠料物機性能的影響

              納米氧化鋅對提高膠料物機綜合性能是非常明顯的,在強伸性能方面,300%定伸強度提高10%左右,同時扯斷伸長率基本能夠保持不變。在降低磨耗減量、提高耐磨性方面優勢明顯,磨耗減量的降低在10%以上,這是由于納米材料的小尺寸效應補強膠料所致,這種補強完全不同于炭黑的補強,其扯斷伸長率、彈性均沒有降低,從技術上講是非常理想的。

              對膠料生熱性能的影響

              普通膠料的壓縮疲勞溫升是48℃,降低生熱25%,非常明顯,這對于輪胎等動態使用的橡膠制品是非常重要的。這是由于納米材料的小尺寸效應補強膠料使膠料變形降低所致。炭黑補強膠料雖然也能降低膠料變形,但其彈性降低,滯后損失增大導致了生熱劇增,而納米氧化鋅補強后避免了上述缺點,故其生熱明顯降低。

              納米氧化鋅有較高的彈性模量和較低的滯后損耗,這種趨勢隨材料的比表面積增大而愈加明顯,這與生熱試驗的結果非常吻合,為輪胎等動態制品提高使用壽命提供了非常好的幫助。另外需要指出的是,納米氧化鋅的這個特點在輪胎胎體膠中同樣體現,但沒有胎面膠這么顯著,這與胎體配方本身高彈性、低滯后、低生熱、炭黑填充量少、結構低有關,在胎體配方中生熱降低幅度約在10%左右。

              對膠料老化性能的影響

              納米氧化鋅膠料的抗張強度及扯斷伸長率在熱空氣老化后的保持率要明顯優于普通膠料,這可能與納米氧化鋅的小尺寸效應增加了交聯網絡密度,與高分子材料實現了分子水平的結合有關。目前許多橡膠雜件廠尤其是密封件行業對納米氧化鋅這個特點非常歡迎和重視。

              對于輪胎等動態使用的制品在使用中由于熱氧老化,導致材料性能下降最終導致產品破壞是必然的,提高在老化條件下材料的性能保持率,最終延緩這種破壞,對延長制品使用壽命是非常重要的。

              對輪胎實際使用的影響

              下面是一組來自輪胎廠應用納米氧化鋅室內里程試驗和實際道路試驗的數據。其中使用納米氧化鋅的配方為胎冠膠、胎肩膠、緩沖膠和外層膠。


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