[01310585]采用纳米氧化锌母炼胶混炼新工艺的橡胶制品

1、项目于2002年9月获上海市纳米科技与产业发展促进中心的批准，项目编号为0211nm050。起止年月为2002.10～2004.9。项目按照原定计划书，分为两个子课题：A、“纳米电刷镀液的研制及其应用”；B、“采用纳米氧化锌母炼胶混炼新工艺的橡胶制品的制备”。本成果属于B子课题。氧化锌作为硫化活性剂在橡胶中应用已有百年历史。作为活性剂，它既能加快硫化速度又能提高硫化程度，所以是金属氧化物中活性作用最强的一种。目前工业上使用氧化锌的传统用量（生胶以100份计）为5份，每当氧化锌的用量低于5份时，胶料的力学性能将会出现下降，这是由于普通氧化锌的粒径大、活性较差所致。但纳米氧化锌的粒径在100nm以下，这将大大增加其化学反应的接触面积以及反应活性，材料的性能也会出现质的飞跃。　　2、课题组在深入分析氧化锌在橡胶中的作用机理的前提下，提出了在橡胶中用纳米氧化锌代替普通氧化锌的观点。试验表明在纳米氧化锌用量减少60％的情况下，胶料具有较长的焦烧时间，提供了较大的加工安全性，而硫化胶的力学性能相近。　　3、从热力学理论分析，当材料的粒径越小，聚集结团的倾向愈大，其分散效果也越差，这样用分散传统氧化锌的混炼工艺来加工纳米氧化锌，就会造成粉料分散不均匀、胶料性能不理想的结果。为克服这种缺点，项目组首次采用了制备纳米氧化锌母炼胶混炼新工艺的方法，解决了纳米材料在橡胶中分散性差的问题，制得了性能优异的橡胶制品。采用该新工艺在氧化锌减量60％后，硫化胶的各项力学性能接近或优于添加5份普通氧化锌的对应项。与使用普通氧化锌5份的试样老化后的拉断强度（9.8MPa）和拉断伸长率（410％）相比，使用纳米氧化锌母炼胶的试样老化后的拉断强度（21.6MPa）和拉断伸长率（550％）均有大幅度的提高。老化后的拉断强度保持率和拉断伸长率保持率分别提高了45.0％和24.0％。由上海科学技术情报研究所提供的《水平查新检索报告》认为本成果接近国际先进水平。　　4、近年来，我国橡胶工业的发展突飞猛进，2004年橡胶的消耗量达到了330万吨的新水平，已跃居世界首位，成为全球橡胶工业的一个亮点。与此同时，橡胶工业许多传统的制品开始转向功能化和高性能化。锌是贵重的有色金属，试验的结果表明，按目前我国年耗生胶300万吨计算，如氧化锌采取经典用量5份，年耗普通氧化锌约15万吨，改用纳米氧化锌2份，则可节省氧化锌9万吨或节省锌材7.2万吨。而且用间接法生产的普通氧化锌是以锌锭为原料，纳米氧化锌则取材于炼锌的废渣，所以成果具有节省资源、综合利用的意义。将纳米材料应用于橡胶工业中，有利于传统产业的提升，也有利于打开了纳米材料的应用市场，所以成果的推广具有非常深远的社会影响和非常好的经济效益。