酚醛樹脂改性煤粉增強(qiáng)填料的力化學(xué)法制備研究.pdf

1、煤結(jié)構(gòu)的特殊性使超細(xì)煤粉可部分或全部替代碳黑用作橡膠增容和補(bǔ)強(qiáng)填料。為了提高超細(xì)煤粉的補(bǔ)強(qiáng)增容效果，通常用醇胺類有機(jī)小分子、各種偶聯(lián)劑或原位聚合物等對(duì)其進(jìn)行表面改性。線型酚醛樹脂(LPF，簡(jiǎn)稱FP)也是某些橡膠常用的增強(qiáng)填料，將LPF作為改性劑對(duì)超細(xì)煤粉進(jìn)行改性，制備兼具超細(xì)煤粉和LPF補(bǔ)強(qiáng)性能的LPF改性超細(xì)煤粉增強(qiáng)填料的研究工作鮮為報(bào)導(dǎo)。 本文在行星球磨機(jī)上采用力化學(xué)方法探討了LPF改性劑對(duì)不同變質(zhì)程度的(云南褐煤、神府3-

2、1煤和銅川煤)煤超細(xì)粉的表面改性的作用，制備了LPF改性煤粉(Coal-g-PF)增強(qiáng)填料，并進(jìn)一步研究該增強(qiáng)材料對(duì)丁腈橡膠(NBR)的增強(qiáng)作用。 首先研究了球料比、球磨時(shí)間和改性劑添加量等因素對(duì)云南褐煤表面PF接枝率的影響。結(jié)果表明，在鋼球(Φ16、Φ10、Φ6)配比為3∶2∶1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，PF添加量為4％時(shí)，球料比為15∶1，球磨時(shí)間為4.5h時(shí)，接枝率較高。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了PF添加量變化對(duì)不同變

3、質(zhì)程度煤超細(xì)粉體PF轉(zhuǎn)化率和接枝率的影響。結(jié)果表明：隨著PF添加量的增加，超細(xì)煤粉PF接枝率呈增大趨勢(shì)，而PF轉(zhuǎn)化率開始時(shí)上升很快，隨后隨PF添加量的增加趨于平穩(wěn)；褐煤PF最大轉(zhuǎn)化率為84％，對(duì)應(yīng)PF的添加量和接枝率分別為3％和2.52％，單位接枝率的轉(zhuǎn)化率為19.08；神府煤PF最大轉(zhuǎn)化率為80.6％，對(duì)應(yīng)PF的添加量和接枝率分別為5％和4.03％，單位接枝率的轉(zhuǎn)化率為17.42；銅川煤PF最大轉(zhuǎn)化率為69.8％，對(duì)應(yīng)PF的添加量和接

4、枝率分別為5％和3.49％，單位接枝率的轉(zhuǎn)化率為18.17。用無(wú)水乙醇對(duì)力化學(xué)改性粗產(chǎn)品進(jìn)行了精制，對(duì)精制后的產(chǎn)品進(jìn)行了FTIR光譜分析。結(jié)果表明：經(jīng)行星球磨處理后煤粉表面與PF發(fā)生了化學(xué)接枝作用(Coal-g-PF)和氫鍵包覆作用。Coal-g-PF的粒度分布表明：經(jīng)行量球磨后超細(xì)煤粉發(fā)生團(tuán)聚，粒度分布變寬，Coal-g-PF的粒度分布規(guī)律呈現(xiàn)相似規(guī)律。熱重分析結(jié)果表明：5％PF改性神府煤(PF接枝率為4.03％)的熱分解溫度提高，熱

5、穩(wěn)定性較好。DBP吸收值測(cè)定結(jié)果表明：當(dāng)PF的添加量相同時(shí)，PF改性褐煤的DBP吸收值最大，PF改性神府煤次之，PF改性銅川煤最小。 為了進(jìn)一步研究PF改性的超細(xì)煤粉對(duì)橡膠的增強(qiáng)作用，選擇PF添加量分別為5％和8％的改性褐煤和改性神府煤以及PF填加量為10％的改性銅川煤，與NBR進(jìn)行混煉制備PF改性煤粉增強(qiáng)填充NBR試樣，測(cè)試了該增強(qiáng)膠料的物理性能和硫化特性。測(cè)試結(jié)果表明：煤的變質(zhì)程度對(duì)PF改性煤粉增強(qiáng)填充NBR的強(qiáng)度影響很小，