2014年--高分子材料与工程外文翻译--溶胶-凝胶法原位制备偶联剂接枝白炭黑以增强EPDM（译文）

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1、 1 中文 8060 字 ， 5400 单词， 27000 英文字符 出处： Mokhothu T H, Luyt A S, Messori M. Reinforcement of EPDM rubber with in situ generated silica particles in the presence of a coupling agent via a solgel routeJ. Polymer Testing, 2014, 33: 97-106. 溶 胶 -凝 胶 法 原位 制备 偶 联剂 接枝白炭黑 以增 强 EPDM T.H. Mokhothu a, A.S. Luyt

2、a,*, M. Messori b (a 自由邦大 学（ 夸夸校 区 ），化 学 系， 专用 袋 X13，南非普迪塔克哈巴 9866， b恩佐法拉利工程系，摩德 纳 和雷焦艾米利 亚 -罗马涅区 大 学 ，意大利摩德 纳 ， Via Vignolese905/ A， 41125) 收到 时间 2013 年 10 月 10 日；接受 时间 2013 年 11 月 18 日 摘 要 ： 利用溶液 凝胶法原位制备 白炭黑 接枝 EPDM， 采 用正硅酸乙酯作为 单体，双 -(三乙氧基甲硅烷基丙基 )四硫烷作为偶联剂（即硅烷偶联剂）。在任何情况下 都 可以 观察到， 白炭黑的均匀分散性， 例如观察填料

3、和基体之间的粘合。溶胀和凝胶量的测定结果表明， 交联点的 数量 减少，但是橡胶的交联网对于维持高凝胶含量而言是绰绰有余的。这些结果表明偶联剂在具有亲水性的 白炭黑 和具有亲油性的橡胶之间起到了桥梁的作用，并且增强了白炭黑与橡胶之间的相互作用 ，这种 相互作用的增强， 提高了 EPDM 的热稳定性。尼尔森模型参数和实验测定出的杨氏模量参数具有良好的一致性，这表明 EPDM 基体中硅聚合物尺寸减小和分散性增加。在储能模量和杨氏模量之间 也能 找到 良好的一致性。填料的有效因素 对 材料的 热稳定性 和机械钢化效应 有很好的 促进 作用 ，同时阻尼减少值也证明了均匀分散的 白炭黑 颗粒与 EPDM

4、之间 具有强烈的 相 互 作用以及 限制了高分子链 的 流动 性 。 关键词 ： EPDM； 白炭黑 ； 纳 米复合材料；偶 联剂 ；加 强 ； 2 1 引 言 对于需要粒子 均匀分散 以 填 充改性的橡胶而言，原位溶液 凝胶法衍生出的无机氧化物的发展是一个 十分有前景的 方法 1-8。然而无 机 填 充剂增强橡胶有一个很大缺点，那就是无机 填 充 剂与橡胶的相容性 差，这将导致被改性的橡胶中无机 填 充 剂 容易 聚集成很大的颗粒。 这主要 是 由于 白炭黑 表面的硅醇基团之间产生的氢键所导致 的强烈 相 互 作用 1,2。这种相互作用使其无法在橡胶中均匀分散，甚至会导致 白炭黑 粒子聚集成

5、团。这个问题可以利用在 原位溶液 凝胶生产过程用不同类型的硅烷偶联剂 来 解决， 因此 可以改变充填剂与基体， 充填剂与充填剂之间的相互作用 1,6,9,10。正硅酸乙酯的溶液凝胶反应包括两步： 脱水与缩合反应，最终生成 白炭黑 。 反应步骤如方案 1 所示。溶液 凝胶工艺法在橡胶化学中的应用 与硅烷偶联剂 、 水分 和硅烷固化的有 关，并已 应用 于天然橡胶，苯乙烯 丁二烯共聚物， EPDM 和聚丁烯橡胶 2-5,9,11-14。 水解反应 脱醇反应 脱水反应 总反应 Scheme 1. Solgel reaction of triethoxysilane (TEOS) 方案 1 三乙氧基硅

6、烷 的 溶胶 -凝胶反应（ TEOS） 用双 -3-(三乙氧基硅 )-丙基 -四硫化物 （硅烷偶联剂）作为偶联剂接枝正硅酸乙烷的原位溶液 凝胶反应来增强橡胶复合材料的 制备 已经在一些文献中报 3 道过 1,6,9,11。硅烷偶联剂通过在亲水的 白炭黑 和亲油的橡胶之间搭桥来增强它们之间的相互作用。这种相互作用由硅烷偶联剂上的两种活性基团来 增强，氧乙基和硫基的结构如下所示。氧乙基可以和 白炭黑 表面的含硅基团反应，而硫基则参与硫化反应在橡胶和硅烷偶联剂之间生成较强的化学键 11。 村上等 3人研究了硅烷偶联剂原位 接枝 白炭黑 对 天然橡胶的影响。他们报道称硅烷偶联剂 、 (3-巯基丙基 )三甲氧基硅烷和原位 白炭黑 同时使用 ，极大地避免了硫固化延迟 ，提高了原位 接枝 改性 白炭黑 填充 天然橡胶的湿润性， 并 提升了天然橡胶的硫化 强度。用硅烷偶联剂参与正硅酸乙烷的原位溶液 凝胶反应 所获得的增强 效果远高于 传统的机械和无偶联剂的原位反应所