陈义唐(广州吉必时科技实业有限公司，广州510510)
气相法白炭黑是硅橡胶中常见补强填料的一种，是卤硅烷在氢氧焰中高温水解得到的无定形二氧化硅产品，粒子尺寸小，比表面积大。由于气相法白炭黑是卤硅烷水解生成的，所以有许多硅羟基(si-OH)残留在二氧化硅表面或者聚集体内部。残留在聚集体内部的硅经基需在较高温度(850℃以上)下才能去除，也难以检测，但他们对产品的性能影响不大;残留在表面的硅独基活性比较高，对产品性能的影响很大。硅握基一般以孤立、相邻和双重等几种形式存在于气相法白炭黑表面(见图1)。表面硅独基的存在使气相白炭黑极易吸附水分子，影响其使用效果;同时，表面过多的轻基的存在，也使其与有机化合物的相容性下降。而且还容易与硅橡胶中的氧形成氢键，导致胶料结构化。
利用有机物与硅径基的反应，把有机基团连接到气相法白炭黑的表面，可降低气相法白炭黑表面的硅独基数量，从而提高其与有机物的相容性。本文研究了六甲基二硅氮烷表面改性气相法白炭黑对热硫化硅橡胶性能的影响。
1实脸部份
1.1主耍仪器和试剂
比表面积分析仪:SA3100，美国贝克曼库尔特公司;红外碳硫分析仪:CS878A，四川省德阳市科学仪器厂;微机控制电子万能实验机:cMT430o，深圳市新三思材料有限公司;透光率/雾度测定仪:WGT一S，上海精密科学仪器有限公司;开放式炼胶机:X(s)K一150，广州市驯嘉橡胶机机械有限公司;平板硫化机:XLD一D，广州市番禺橡胶机械厂;电热鼓风干燥箱:IOOIA一3B型，上海实验仪器厂有限公司。甲基乙烯基硅橡胶:摩尔质量6400009/mol，乙烯基摩尔分数0.15%，广州康明硅橡胶科技有限公司;气相法白炭黑:HL一200、HB一620，广州吉必时科技实业有限公司。其他试剂均为市售。
1.2气相法白炭黑的表面改性(HB一620)
采用连续的方式，用六甲基二硅氮烷(HMDs)对气相法白炭黑(HL一200)进行表面处理，通过控制气相法白炭黑(HL一200)的进料量、处理剂的供应量、气体的流量和反应温度，可以控制气相法白炭黑的表面处理比率，得到表面改性产品HB一620。
1.3样品创备
试验配方:硅橡胶100.0，气相法白炭黑(HL-200)40.0，2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化乙烷(双-2，5)1.0，轻基硅油6.0。样品制备:在开放式炼胶机上分多次把气相法白炭黑(HL一20伪和羟基硅油加入硅橡胶中，混炼均匀后薄通下片，胶料置于干燥箱中热处理(130℃xZh)，取出冷却后加入双一2，5，混炼均匀后进行硫化(180℃x1Omin)，然后于干燥箱中进行二次硫化(200℃X2h)。取出冷却后制成哑铃型试片用于测试。
按上述配方及工艺对改性后的气相法白炭黑(HB一620)进行相同的试验，但是配方中不加经基硅油(因羚基硅油是作为结构化控制剂，对于表面处理后的气相法白炭黑，已消除其结构化效应)，同时不进行热处理。
2测试
2.1物化性能测试
比表面积测试按GB/T1717一86进行;碳含量测试按150787一18进行;干燥减量(挥发分)测试按GB/T5211.3一85进行。
2.2旅化胶性能测试
硫化胶的力学性能按照GB/T528一1998进行;硫化胶透光率按照GB/T2410一80。
3结果与讨论
3.1改性前后气相法白炭黑的比表面积和炭含量
表1是连续化表面改性前后气相法白炭黑的物性对比，结果表明，经过连续化表面改性后，气相法白炭黑的比表面积下降了，碳含量升高，同时白炭黑的干燥减量明显下降。这是由于气相法白炭黑表面含有较多的硅轻基，它们一般以孤立、相邻和双重狂基等几种形式存在(见图1)。这就使得气相法白炭黑比较容易通过硅径基形成氢键而吸附空气中的水份，因此表面未改性气相法白炭黑的干燥减量通常大于1.5%。而经过连续化表面改性后，表面的硅径基被有机基团取代，白炭黑呈现疏水性质，干燥减量通常小于1%。连续化表面改性后由于引入了有机基团，导致白炭黑的碳含量升高。连续化表面改性后白炭黑的比表面积下降的原因是因为经连续化表面改性后，连接到气相法白炭黑表面的较大有机基团覆盖了白炭黑表面的部分微孔，导致BET测试中白炭黑对氮气的吸附量下降，因而比表面积测试结果下降。
3.2改性前后气相法白炭黑应用性能
3.2.1外观性能
通过对比发现，经过连续化表面改性后，气相法白炭黑在硅橡胶中的分散性明显提高见表2，吃粉及捏合时间缩短见表3，而且硫化胶的透明性明显比连续化表面改性前要好。产生这种结果的原因是改性后的气相法白炭黑与硅橡胶的相容性变好，从而从加工性能来看，HB一620填充热硫化硅橡胶的吃粉及捏合时间比HL一200缩短，HB一200由于经过化学反应引入有机基团取代表面经基，因而混炼过程不需要添加结构控制剂及不用进行热处理，其制备工艺流程缩短。同时更加有效地防止混炼过程胶料结构化，加工性能明显提高。
3·2.2力学性能
表4为连续化表面改性前后的白炭黑对硅橡胶力学性能的影响结果。从表中可以看出，经过连续化表面改性后，硫化胶的力学性能得到大幅度的提高。这是由于连续化表面改性后，表面轻基减少，碳含量升高，白炭黑在硅橡胶中的分散性得到提高，胶料结构化程度降低，硫化胶硬度降低。白炭黑在基质中形成比较完善的二氧化硅网络，可有效限制橡胶大分子链的变形，从而充分发挥其补强效果，使得硫化胶表现出较高的拉伸强度和伸长率。
4结论
经过连续化表面改性后，气相法白炭黑的比表面积下降，白炭黑呈现疏水性质，吸潮性明显得到改善。用表面改性后的气相法白炭黑(HB一620)代替未表面改性的气相法白炭黑(HL一200)，可以有效缩短热硫化硅橡胶制备工艺流程，而且表面改性后的气相法白炭黑在硅橡胶中的分散性明显提高，硫化胶的透明性以及拉伸强度和断裂伸长率均得到改善。
