硫化胶粉广泛用于各类橡胶制品中。由于胶粉是一交联的聚合物网络而且无反应性基团(如双键)，因此在橡胶加工过程中难以形成化学结合，胶粉与橡胶基体的界面结合成为决定材料使用性能的重要因素。近年来，已发展了一种交联聚合物粉体的成型技术，该技术是在聚合物和交联聚合物粉体的加工过程中加入反应性粉体，这种低相对分子质量的粉体可渗入聚合物和交联聚合物中形成交联网络。从而将橡胶与胶粉牢固地结合起来；该技术完全避免了胶粉等交联聚合物接枝等繁杂的化学改性过程，适用于传统的橡胶制品加工方法，可进一步拓宽胶粉在各类聚合物包括橡胶中的应用范围。本工作研究了粉末成型技术在胶粉填充NR中的应用。
1. 实验
1.1 主要原材料
NR，1#烟胶片；胶粉，工业级，均由广州珠江轮胎有限公司提供。长链烷基酚(简称A)和烷基胺(简称B)均为功能单体，实验室自制。
1.2 基本配方及试样制备
NRb~,准配方(ISO1658：1973)为：NR100；氧化锌6；硫黄3.5；硬脂酸0.5；促进剂M0.5。改性胶粉填充NR胶料的制备：将胶粉在烘箱内干燥后，与A和B两种单体搅拌均匀备用，然后按不同的含量加入NR标准配方，混炼胶在平板硫化机上硫化(硫化条件为143℃×t90)。
1.3 性能测试
胶料性能按相应的国家标准进行测试。
2. 结果与讨论
2.1 A/B摩尔比对改性胶粉填充NR胶料物理性能的影响由于单体A和B含有可以相互反应的功能基团，如双键、酚基、酰胺基和醛基等，具有较高的反应活性，因此A和B不仅可以相互反应形成交联网络AB，还可以与NR和硫化胶粉形成化学结合，从而实现NR与胶粉紧密的界面结合。
本工作首先选取NR与胶粉的质量比为50：50，A和B两种单体的总质量为体系(NR，A和B及胶粉)质量的6%，然后改变A/B摩尔比，研究A/B摩尔比对改性胶粉填充NR胶料物理性能的影响，结果如图1和2所示。
从图1可以看出，当A/B摩尔比约为2时，胶料的拉伸强度和扯断伸长率出现最大值，这是因为A和B两种单体的含量影响中间网络AB的形成，只有在一定比例范围内A和B两种单体渗透到胶粉表面形成一定深度的浓度梯度分布，公共网络AB才能使NR和胶粉这两个不相互贯穿的独立网络紧密结合起来。
图1A/B摩尔比对改性胶粉填充NR胶料
拉伸强度和扯断伸长率的影响
图2A/B摩尔比对改性胶粉填充NR胶料
扯断永久变形和邵尔A型硬度的影响
2.2 AB质量分数(A和B质量分数之和)对改性胶粉填充NR胶料物理性能的影响AB质量分数对改性胶粉填充NR胶料物理性能的影响如图3和4所示。
从图3和4可以看出，随着AB质量分数的增大，胶料的拉伸强度和邵尔A型硬度都出现最大值，这是因为AB作为公共网络，当质量分数过小，在胶粉表面上的分布不能达到一定深度，甚至不能包覆胶粉粒子，因此与胶粉界面的结合差，导致拉伸强度较小。胶料的扯断伸长率随AB质量分数的增大而呈下降趋势，由于NR本身的扯断伸长率较大，因此整个体系的扯断伸长率还是相当高的。当AB质量分数为0.045~0.060时，A和B在胶粉表面层形成浓度梯度，且界面结合紧密，胶料的综合物理性能较好，特别是拉伸强度在这个区域内出现峰值。但是由于A和B与胶粉结合到一定程度后不可能无限制地渗透到胶粉表面层，因此再增大AB质量分数，整个体系的拉伸强度也不会继续增大，而是趋于一个稳定值，而且AB本身是一种硬而脆的材料，其质量分数越大，扯断伸长率反会减小，邵尔A型硬度则增大。
图3AB质量分数对改性胶粉填充NR胶料
拉伸强度和扯断伸长率的影响
NR与胶粉质量比为50：50；A/B摩尔比为2
图4AB质量分数对改性胶粉填充NR胶料
扯断永久变形和邵尔A型硬度的影响
2.3 胶粉质量分数对NR胶料物理性能的影响
胶粉不经改性，其质量分数对NR胶料物理性能的影响如图5和6所示。由图5和6可见，随着胶粉质量分数的增大，胶料拉伸强度和扯断伸长率均减小，这是由于NR与胶粉之间界面结合不好，导致硫化胶在界面过早断裂破坏所致，但是胶粉粒子的邵尔A型硬度大于纯NR硫化胶，因此胶粉填充NR胶料的邵尔A型硬度增大。
胶粉经改性，其质量分数对NR胶料物理性能的影响如图7和8所示。由图7和8可见，随着胶粉质量分数增大，胶料拉伸强度和扯断伸长率都是先增大后减小，当胶粉质量分数为0.12~0.15时出现峰值。这主要是因为界面共
图5胶粉{60目，未改性)质量分数对NR胶料
拉伸强度和扯断伸长率的影响
图6胶粉{60目，未改性)质量分数对NR胶料
扯断永久变形和邵尔A型硬度的影响
图7胶粉{60目，改性)质量分数对NR胶料
拉伸强度和扯断伸长率的影响
A/B摩尔比为2
轭互穿改善了三组分中胶粉与NR之间的界面结合，呈现出性能上的协同效应。胶粉质量分数大于0.15后，继续增大胶粉质量分数，胶料的拉伸强度减小，但与图5相比仍有很大提高。显而易见，经A和B改性的胶粉填充NR胶料的性能显
图8胶粉{60目，改性)质量分数对NR胶料扯断永久变形和邵尔A型硬度的影响著提高，拉伸强度甚至可超过纯NR胶料，这一事实证明改性体系改善了NR与胶粉的界面结合。
胶粉质量分数对NR胶料耐磨性能的影响如图9所示。从图9可以看出，改性胶粉填充NR胶料的阿克隆磨耗量明显小于胶粉填充NR胶料，且均在胶粉质量分数为0.10~0.15时阿克隆磨耗量最小。
在压缩疲劳试验中，用25min时的实测温度减去恒温室温度得到压缩疲劳温升，其结果示于表1。从表1可见，经界面改性的NR胶料温升明显低于未改性NR胶料，且与纯NR胶料的温升相差不多。为进一步探讨体系的压缩屈挠性能，测出试样经压缩试验后停放1h的高度，从而计算体系的压缩永久变形，结果见图10。从图10可见，胶粉填充NR胶料的压缩永久变形明显大于改性胶粉填充NR胶料，这进一步说明A和B形成的网络改善了界面结合，减少了自由空穴，可减小反复压缩过程中的相间摩擦生热和变形
图9胶粉(60目)质量分数对NR胶料耐磨性能的影响
1-未改性胶粉；2-改性胶粉(A/B摩尔比为2)
注：纯NR胶料的压缩疲劳温升为4.4"13；A/B摩尔比为2。
图10胶粉(6o目)质量分数对NR胶料
压缩永久变形的影响
注同图9
2.4 胶粉粒径对改性胶粉填充NR胶料物理性能的影响胶粉粒径对改性胶粉填充NR胶料拉伸强度和扯断伸长率的影响分别见图11和12。由图11和12可见，随着胶粉细度的增大(即粒径的减小)，胶料的拉伸强度和扯断伸长率均增大，但胶粉细度为60和80目时的拉伸性能相近。这是因为当胶粉粒径较大时，胶粉与NR的界面面积小，且体系中的空穴较多，因而影响胶料的物理性能。
图11胶粉粒径对改性胶粉填充NR胶料
拉伸强度的影响
胶粉质量分数：1-0.05；2-0.10；3-0.15；
4-0.20；5-0.30。A/B摩尔比为2
图12胶粉粒径对改性胶粉填充NR胶料
扯断伸长率的影响
注同图11
但当胶粉粒径小到一定程度时，改性剂AB形成的界面层已足够多，界面的结合强度已较大，而此时影响体系的主要因素应为胶粉本身的强度。因此胶粉细度为60和80目时的改性胶粉填充NR胶料物理性能相差不多。
3. 结论
功能性单体A和B在硫化过程中原位形成的交联网络AB可以显著改善NR与胶粉之间的界面结合。A/B摩尔比、AB质量分数、胶粉质量分数及胶粉粒径等对材料的性能影响很大。当A/B摩尔比为2.0、AB质量分数为0.045、胶粉质量分数为0.15、胶粉细度为60目时，改性胶粉填充NR胶料的物理性能最好。耐磨耗性能和压缩疲劳试验结果进一步表明，经AB网络改性的体系性能显著改善。
