新型氧化锌在橡胶工业中的应用

新型氧化锌在橡胶工业中的应用

洛阳市蓝天化工厂

沈坤照 黄利炫 黄改娟

氧化锌在橡胶工业生产中是主要的无机活性剂、补强剂。自1912年发现氧化锌在橡胶中作为活性剂使用至今仍是硫化体系中最好的活性剂，也是无法取代的活性剂。它与硬脂酸、硫磺、促进剂一起组成硫化体系，加快硫化速度，提高交联密度。但氧化锌行业属消耗资源性行业，锌又是不可再生资源。而我国又是锌资源相对紧缺国家，近几年已成纯粹锌进口国，然而在橡胶制品生产过程中释放出大量的锌，会对环境、人体健康，尤其对水生物造成潜在的危害。因此，研制生产一种低锌、高效、环保的新型纳米ZnO来替代普通氧化锌是橡胶行业、氧化锌行业未来发展的必然趋势，也是未来必走之路。

目前，国内氧化锌有普通氧化锌（直接法、间接法）、活性氧化锌、纳米氧化锌，2006年洛阳市蓝天化工厂又研制生产的第四代纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50，采用新工艺、新配方，是一种包敷状纳米活性氧化锌。包敷状纳米活性氧化锌它具有高反应界面、比表面积大、灼烧

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减量大、分散性强、有效锌高的特点。因而，在橡胶应用配方中可与99.7%普通间接ZnO同等量使用，且保证胶料物理机械性能不变。属低锌、节能、高效、环保的新型纳米材料。本文主要实验包敷状纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50与普通间接法氧化锌99.7%的性能对比。

下面就是洛阳市蓝天化工厂生产的包敷状纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50与大连（海鸥牌）普通间接法氧化锌99.7%性能对比如下：

一、纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50与普通氧化锌化学成份分析如下： （表1）

氧化锌品类 检测项目 氧化锌% 水份% 铜含量% 锰含量% 铅含量% 比表面积m2/g 平均粒径nm 专利 0.58 0.0001 0.0002 0.0021 76 ≤50 99.7% 0.25 0.0003 0.0005 0.0050 2.3 ------ HN-50 普通氧化锌 注：铜、锰、铅含量均采用原子吸收火焰法，比表面积测定采用氮吸附比表面积测定仪。（原子吸收分光光度计

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AA2620，北京朝阳华洋分析仪器有限公司；JW-004两用型氮吸附比表面仪，北京精微高博科技开发中心；）

二、氧化锌在胶料配方中的实验： 2.1、实验条件：

2.1.1、实验原料：HN-50、普通氧化锌（大连产）；天然胶、其他原料为橡胶工业常用材料。

2.1.2、实验用设备仪器；

①6\标准开放式炼胶（江都市新真威试验机械有限公司）

②平板硫化机XLB-D350×350×2 (江都市天发试验机械厂）

③无转子硫化仪MR-C2（北京瑞达宇辰仪器有限公司） ④电子拉力试验机JDL-2500N（江都市天发试验机械厂）

⑤冲片机CP-25（江都市天发试验机械厂） ⑥硬度计LX-A (江都市天发试验机械厂) ⑦测厚计TF-4030 (江都市天发试验机械厂) ⑧阿克隆磨耗机WML-76 (江都市天发试验机械厂) 2.1.3、鉴定胶料基本配方：

天然胶 100，硬脂酸 2.0，氧化锌变量，N330 50.0，S 2.5，促进剂CZ 0.6。

2.2、实验结果：

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（表2）

配方编号 1 间接法 5.0 19.59 2.83 2:15 6:09 2 间接法 3.5 15.25 1.67 2:39 6:03 3 HN-50 5.0 23.02 2.79 1:57 7:34 4 HN-50 3.5 16.79 1.94 2:53 7:31 氧化锌品种 氧化锌用量 151℃流变 Mh/dN.m M1/dN.m Ts1 T90 包敷状纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50与普通间接法氧化锌分二组配方与未硫化胶化特性（表2）。

由（表2）可说明在151℃时包敷状纳米级高活性氧化锌HN-50它的硫化活化作用明显增加，它的最大转距也明显高于普通间接法氧化锌。

2.2.1、硫化胶物理机械性能：

包敷状纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50与普通氧化锌分二组配方试验的物理机械性能附（表3附后）。

由(表3)说明纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50在不同用量配方中它的物理机械性能已达到和超过普通氧化锌（99.7）。如拉力强度、定伸应力等。因此纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50可以完全等量替代普通间接法氧化锌（99.7%），且保证胶料物理机械性能不变，提高了耐磨、

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耐老化性能。

总结：①通过实验可说明洛阳市蓝天化工厂研发生产的第四代纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50，可以完全等量替代普通氧化锌（99.7%），具有完全相同的物理机械性能。②通过试验可说明，氧化锌对橡胶的拉力强度、磨耗、抗老化性等其它物理性能作用非常大。因此，氧化锌在橡胶中具有不可替代性。③从HN-50与普通氧化锌它的比表面积可说明HN-50产品它具有高的活性、高的反应界面，提高胶料的交联密度，是普通氧化锌所不及的。④纳米级高反应界面活性氧化锌HN-50是节能、环保、高效的新型氧化锌材料，符合国际橡胶行业未来发展的趋势。现已获得国家发明专利：ZL。它有效的降低氧化锌在橡胶中的用量、改善环境，缓解对人体、生物、水体存在的潜在危害，更能使橡胶制品生产企业降低成本，提高产品质量，为国家节约锌资源。因此它具有很高的经济效益和社会效益，建议推广使用。

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硫化胶物理机械性能及老化性能 附(表3）：

配方编号 硫化条件151℃× 1 10＇ 57° 21.9 550.8 9.3 28 15＇ 56° 19.8 20＇ 10＇ 54° 54° 17.1 18.2 2 15＇ 55° 16.0 461.3 8.3 18 0.2677 8.9 323.4 8.0 22 20＇ 10＇ 54° 56° 11.4 25.0 3 15＇ 56° 22.0 20＇ 10＇ 53° 55° 17.9 19.9 4 15＇ 56° 17.6 458.8 9.6 18 0.2572 10.4 302.6 10.2 18 20＇ 54° 14.9 417.4 9.3 18 硬度、邵尔A 拉伸强度 扯断伸长率% M300%定伸 扯断永久变形% 阿克隆磨耗??g 老化性能100℃×24h 拉伸强度Mpa 扯断伸长率% M300%定伸 扯断永久变形%

530.9 527.3 487.4 8.5 24 0.9790 18.8 452.6 11.3 18 7.1 24 9.0 24 389.2 536.3 504.2 7.7 17 10.7 27 10.2 27 0.8442 19.9 436.0 12.8 19 512.1 483.3 7.9 25 10.2 24 6

硫化胶物理机械性能及老化性能 附(表3）：

配方编号 硫化条件151℃× 1 10＇ 57° 21.9 550.8 9.3 28 15＇ 56° 19.8 20＇ 10＇ 54° 54° 17.1 18.2 2 15＇ 55° 16.0 461.3 8.3 18 0.2677 8.9 323.4 8.0 22 20＇ 10＇ 54° 56° 11.4 25.0 3 15＇ 56° 22.0 20＇ 10＇ 53° 55° 17.9 19.9 4 15＇ 56° 17.6 458.8 9.6 18 0.2572 10.4 302.6 10.2 18 20＇ 54° 14.9 417.4 9.3 18 硬度、邵尔A 拉伸强度 扯断伸长率% M300%定伸 扯断永久变形% 阿克隆磨耗??g 老化性能100℃×24h 拉伸强度Mpa 扯断伸长率% M300%定伸 扯断永久变形%

530.9 527.3 487.4 8.5 24 0.9790 18.8 452.6 11.3 18 7.1 24 9.0 24 389.2 536.3 504.2 7.7 17 10.7 27 10.2 27 0.8442 19.9 436.0 12.8 19 512.1 483.3 7.9 25 10.2 24 6

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