氧化鋅的基本性質主要有粒子比表面積和結構性,它們對橡膠加工過程產生較大的影響,特別是對混煉和硫化等工藝。
氧化鋅在橡膠中的混入時間與其比表面積和結構性密切相關。混煉時雖然極易混入,但分散困難或易產生膠料凝膠。納米氧化鋅因具有大比表面積和界面效應等而使其高活性的表面極易凝聚、結團,這必然影響其分散性。為此,豐海公司對納米氧化鋅進行表面改性處理,以提高其在膠料中的分散性。另外,使用廠家也應合理優化混煉工藝,在制備母煉膠和加料順序等方面加以改進,以充分提高納米氧化鋅的分散性。以納米氧化鋅等量替代間接法氧化鋅,可不同程度地提高膠料的門尼粘度和最小轉矩,說明納米氧化鋅的表面結構增強了與橡膠大分子鏈的物理吸附和化學吸附作用。
有關文獻及部分使用廠家的試驗報告顯示,與間接法氧化鋅相比,豐海公司生產的納米氧化鋅膠料的ts2 和t90整體后移,這種延遲作用隨著膠料配方中硫化體系的不同而不同。將豐海公司生產的納米氧化鋅與間接法氧化鋅用于胎面膠中進行小配合試驗對比,其硫化特性也顯示類似的結果,如表所示。
納米氧化鋅與間接法氯化鋅的硫化特性(143℃ )對比
由表可見,ts2和t90 滯后相對于文獻還要大。與間接法氧化鋅相比,由于納米氧化鋅的粒徑小、比表面積大,對次磺酰胺類促進劑的吸附作用大,因此對膠料的焦燒硫化起步延遲,提高了膠料的加工安全性,這與文獻報道一致。膠料的硫化速度取決于活動性較大或局部自由度較大的大分子鏈,納米氧化鋅的加入遲滯了橡膠大分子鏈的運動性,降低了大分子鏈與硫化體系的反應能力,表現為延長。
據文獻報道,隨著納米氧化鋅比表面積的增大,膠料ts2和t90均有所延長。而在文獻中,與間接法氧化鋅相比,豐海公司生產的納米氧化鋅膠料的ts2和t90縮短。山東興亞新材料股份有限公司生產的納米氧化鋅也顯示了這種趨勢。說明納米氧化鋅因制備方法不同,其表面結構也不同,對膠料硫化特性的影響也不同,且同一品種的納米氧化鋅在不同的生膠體系、硫化體系中也出現了不同的結果。