NR、SBR橡膠複合材料之耐磨及力學性質研究

A study of NR、SBR rubber composites abrasion resistance properties and mechanical properties

張沛晴(Pei-Ching Chang)

指導教授 ： 廖義田

國立臺北科技大學/工程學院/有機高分子研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2010.00303

摘要

橡膠複合材料所製成的橡膠製品廣泛應用於各領域，而橡膠之優劣會直接影響橡膠成品的使用效率與使用時間，所以如何增強製品之耐磨性並延長使用成效顯得格外重要。在本研究主要使用天然橡膠（natural rubber；NR）與苯乙烯-丁二烯橡膠（styrene-butadiene rubber；SBR）為基材，使用密封式混合機將不同比例NR與SBR摻混碳黑（carbon black）、軟化劑（process oil）、添加劑、硫化促進劑（vulcanization accelerators）等均勻混合後，利用雙滾輪混鍊機（two-roll）再次均勻混合進行硫化工程，經由延壓後得橡膠複合材料。
本研究中之橡膠複合材料分別於不同溫度進行硫化速率（curing rate）及抗拉、耐磨耗等機械性質之比較。結果顯示在硫化過程中隨著NR比例增加會使得焦燒時間（ts2）及最適加硫時間（tc90）時間縮短，代表NR硫化速率較SBR快。在各項機械性質分析後可看出process oil加入後會使橡膠剛性變軟且機械性質趨向下降。抗拉強度、撕裂抵抗強度之值會隨著NR含量成正比。延伸率則是會隨著NR含量成反比。耐磨耗性能則是隨著NR含量增加可得到較佳效果。綜合前述幾項分析數據顯示NR、SBR在加入碳黑後對整體物性有顯著提升，NR/SBR摻混比例（80/20）可得到最佳效果。SEM微結構分析將其倍率放大後顯示NR之結構較SBR緊密。用DSC所測之熱穩定性質發現玻璃轉移溫度（glass transition temperature；Tg）隨著SBR含量增加而提高。

關鍵字

天然橡膠 ； 苯乙烯-丁二烯橡膠 ； 碳黑 ； 硫化速率

並列摘要

In this study,the rubber composites are formulated by mixing NR,SBR,carbon black and vulcanization accelerators. They are investigated byDSC and SEM.
It is found that the mooney viscosity increase as the SBR contents increase.The vulcanization rate of NR is faster than that of SBR.The tensile strengths and tear strengths
are proportional to the NR contents.The glass transition temperature increase with the SBR contents.
Finally,the important wear properties are evaluated to elucidate the structure-properties relationships. The blend of NR and SBR show the best mechanical properties
among the different polymer blends.The material cost is more economical than NR.

並列關鍵字

Natural rubber ； Btyrene-butadiene rubber ； Carbon black ； Curing rate

參考文獻

1. E. Osabohien, S. H. O. Egbo An Investigation on the Reinforcing Potential of Red Earth as Filler for Natural Rubber Compound Journal of Applied Polymer Science,

2. Shinzo Kohjiya a, Atushi Katoh b, Toshiya Suda b, Junichi Shimanuki b, YukoIkeda c,* Visualisation of carbon black networks in rubbery matrix by skeletonisation of 3D-TEM image Polymer 47 3298–3301(2006)

3. S. Chakraborty,1 S. K. Mandot,1 S. L. Agrawal,1 R. Ameta,1 S. Bandyopadhyay,1 S.Das Gupta,1R. Mukhopadhyay,1 A. S. Deuri2 Study of Metal Poisoning in Natural

4. Mei Chen,1 Ning-Jian Ao,2 Yuan-Yen Liao,3 Ying Chen,1 Hui-Ling Zhou1Thermooxidative Degradation of Natural Rubber/ClayComposit Journal of Applied Polymer Science, Vol. 100, 3809–3815 (2006)

6. L. Zhang ,Y.Wang,Y. Wang,Y. Sui,D.S.Y Morphology and mechanical properties of clay/styrene-butadiene rubber nanocompositesJournal of Applied PolymerScience Vol. 78 873–1878 (2000)