用经两种并用硅烷偶联剂表面处理的碳酸钙填充异戊橡胶之力学性能
PPnano-CaCO3(纳米碳酸钙-聚丙烯)复合材料的注射成型及力学性能实验
PP/nano-CaCO3（纳米碳酸钙-聚丙烯）复合材料的注射成型及力学性能实验一、实验目的1 了解纳米CaCO3对PP的增韧效果、原理。
2 熟悉PP复合材料的注射成型制备过程。
3 了解复合材料的力学性能测试。
4 了解电镜测样原理和具体步骤。
二、实验原理1、纳米CaCO3对PP的增韧效果原理聚丙烯(PP)是一种综合性能较优异的热塑性塑料，广泛应用于医疗器具、汽车零部件、家庭用品、办公用品、建筑材料、化工管道以及大量的运输和包装材料等方面，制品具有耐热好、化学稳定性高和成型性好等优点。
但同时PP也存在冲击韧性低，低温易脆裂，耐候性差强度、模量、硬度低，成型收缩大，尺寸稳定性差，制件易变形等缺点。
这些缺点大大限制了PP的应用，并且给实际生产带来了许多麻烦，因此，对PP进行改性研究以拓宽其应用领域成了学者们研究的热点。
纳米碳酸钙（nano-CaCO3）填充PP是一种具有广泛应用前景的复合材料，nano-CaCO3原料来源丰富且价廉易成型加工，制品的耐热性、硬度、刚性及尺寸稳定性均优于PP塑料所以引起了国内外众多学者的广泛关注。
本实验通过熔融共混的方法将nano-CaCO3填充到PP中，研究了nano-CaCO3用量对PP力学性能的影响及其在PP中的分散状况2、PP复合材料的注射成型制备过程⑴合模与开模。
合模是动模前移，快速闭合。
在与定模将要接触时，依靠合模系统的自动切换成低压，提供低的合模速度，低的合模压力，最后切换成高压将模具合紧。
开模是注射完毕后，动模在液压油缸的作用下首先开始低速后撤，而后快速后撤到最大开模位置的动作过程。
⑵注塑阶段。
模具闭合后，注塑机机身前移使喷嘴与模具贴合。
油压推动与油缸活塞杆连接的螺杆前进，将螺杆头部前面已塑化均匀的物料以规定的压力和速度注射入模腔，直到熔体充满模腔为止。
⑶保压阶段。
熔体充模完全后，螺杆施加一定的压力，保持一定的时间，是为了解决模腔内熔体因冷却收缩造成制品缺料时，能及时补塑，使制品饱满。
硅烷偶联剂改性碳酸钙对室温硫化硅橡胶密封胶的性能影响
硅烷偶联剂改性碳酸钙对室温硫化硅橡胶密封胶的性能影响罗穗莲1,2，潘慧铭2，王跃林3（1.华南师范大学化学与环境学院，广东广州510631；2.华南理工大学材料学院，广东广州510641；3.GBS 科技实业有限公司，广东广州510450）摘要：采用硅烷偶联剂对超细CaCO 3进行表面改性制备室温硫化（RTV ）单组分硅橡胶密封胶，讨论了偶联剂的种类、用量及其表面改性方式对该密封胶性能的影响。
研究结果表明，采用硅烷偶联剂事先对CaCO 3进行表面处理的改性方法较好；其中用巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂（A-189）处理的CaCO 3对密封胶的增强效果较好（其拉伸强度为0.57MPa 、最大强度伸长率为159.60%），但脱模时间需要5d ，存在着明显的延迟硫化现象；用3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷偶联剂（KBE-402）处理的CaCO 3对密封胶的增强效果（其拉伸强度为0.60MPa ，最大强度伸长率为105.00%）优于3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂（KBM-403）。
关键词：室温硫化；硅橡胶；密封胶；硅烷偶联剂；表面处理；碳酸钙中图分类号：TQ433.438文献标识码：Ａ文章编号：１００４－２８４９（２００8）09－0035-03收稿日期：2008-04-22；修回日期：2008-05-18。
作者简介：罗穗莲（1972-），女，广东兴宁人，博士，讲师，研究方向为材料的复合与功能化。
E-mail ：luosuilian@0前言缩合型室温硫化（RTV ）硅橡胶基本上是由α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、填料、交联剂和催化剂等配制而成，各种RTV 硅橡胶都需要加入填料补强才具有实用价值，因此，填料的种类、比表面积、粒径、表面活性和添加量等对硅橡胶的补强效果都有一定的影响。
经补强后的硅橡胶中存在着聚硅氧烷分子之间、填料之间、聚硅氧烷分子与填料之间的多种化学、物理的相互作用，从而使硅橡胶的性能明显提高。
硅烷偶联剂在橡胶中的应用研究新进展
22硅烷偶联剂在橡胶中的应用研究新进展崔小明摘 要：在橡胶工业中，硅烷偶联剂的使用可以有效改善填料与橡胶基质的相容性，拓展橡胶材料的应用领域，开发前景广阔。
概述了硅烷偶联剂在天然橡胶和合成橡胶中的应用研究新进展，提出了其今后的发展方向。
关键词：偶联剂；硅烷偶联剂；填料；轮胎；橡胶材料；应用研究进展硅烷偶联剂既含有能与有机聚合物反应的碳官能团，还具有与无机物料表面化学键合的硅官能团。
有机-无机物质通过它可以经化学方法或物理方法偶联于一体，起着架桥作用，改善填料网络，提高填料与橡胶间的偶联作用，从而提高增强填料与橡胶的相容性。
因此，将硅烷偶联剂应用于天然橡胶和合成橡胶领域，具有很好的应用前景。
目前，在橡胶领域中应用的主要品种有双-[(三乙氧基硅烷基)-丙基]四硫化物（商品名为TESPT或Si69）、双-[(三乙氧基硅烷基)-丙基]二硫化物[商品名为TESPD或Si75]、硫氰基丙基三乙氧基硅烷(S i264)、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(K H-590)、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(S i747)、3-(辛酰硫基)丙基三乙氧基硅烷(NXT)、3-己酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(HXT)以及γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)等[1-2]。
概述了硅烷偶联剂在天然橡胶和合成橡胶中的应用研究新进展，提出了其今后的发展方向。
1 在天然橡胶中的应用株洲时代新材料科技股份有限公司刘权等[3]研究了不同用量的硅烷偶联剂K H550对炭黑填充NR的硫化特性、物理性能和动态力学性能的影响。
结果表明，硅烷偶联剂K H550的加入缩短了焦烧时间和正硫化时间；硅烷偶联剂K H550添加量为2份时，邵尔A型硬度和拉伸强度达到最大值,拉断伸长率有所降低,回弹性和压缩永久变形性能明显改善；K H550的加入能有效降低炭黑的P a y n e效应，提高胶料的交联密度及炭黑的分散性，降低硫化胶损耗因子和动态生热，概述动态力学性能。
双钱集团上海轮胎研究所有限公司贾振梅等[4]研究了偶联剂Si69用量对NR性能的影响。
硅烷偶联剂对硅橡胶性能的影响
硅烷偶联剂对硅橡胶性能的影响①罗权娓王真智(华南理工大学广州510641)硅烷偶联剂是科技工作者研究最早、应用最广泛的偶联剂。
它可用通式R-Si-X3表示，R是可与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氨基、乙烯基、环氧基、琉基等;X是能够水解的烷氧基，如甲氧基、乙氧基等。
在现代高分子复合材料的加工中，硅烷偶联剂在有机物和无机物2种物质的界面间起着架桥的作用，产生明显的增强效果。
近10年来，硅烷偶联剂在天然橡胶，丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁睛橡胶和氯丁橡胶胶料中已进行过许多应用研究，并且相继得到了应用。
本文研究硅烷偶联剂A-172、A-151和A-189对甲基乙烯基硅橡胶的硫化特性、硫化胶的力学性能以及硅橡胶与合金铝的粘合强度的影响，为硅烷偶联剂在硅橡胶中的应用提供参考。
1实验1.1主要原材料甲基乙烯基硅橡胶，型号110-2，吉林化工研究院产;4#气相白炭黑，沈阳化工厂产;经基硅油，GY209，晨光化工研究院产;交联剂，2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过基氧基)己烷，简称DBPMH，江苏产;硅烷偶联剂:乙烯基三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷，商品名A-172，哈尔滨化工研究所产;乙烯基三乙氧基硅烷，商品名A-151，天津市化学试剂一厂产;Y-琉基丙基三甲氧基硅烷，商品名A-189，辽宁省盖具化工厂产。
1.2仪器及设备XK-160开炼机，用于混炼胶料。
LH-l型园盘转子振荡硫化仪，测定混炼胶硫化特性。
25吨油压电热平板硫化机，硫化试片。
INSTRON 1122型拉力机，测定硫化胶力学性能。
50吨拉力试验机，测定剪切粘合强度。
L3性能测试混炼胶硫化特性按GB9869-88标准测定，温度170℃士1℃，压力0.38MPa。
硫化胶力学性能按GB527-83、GB/T528-92、GB/T2941-91标准测定。
剪切粘合强度试片制备及测试:试片制备工艺路线铝合金试片→表面机械处理→表面化学处理→烘干→涂胶粘剂~贴胶硫化(170℃x15min)→二段硫化(180℃X6h)。
碳酸钙在橡胶中的应用酸钙是橡胶工业中使用最早量最大大填充剂
1.碳酸钙在橡胶中的应用酸钙是橡胶工业中使用最早量最大大填充剂之一，碳酸钙大量填充在橡胶之中，可以增加制品的容积，从而节约昂贵的天然橡胶达到降低成本的目的，碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度耐磨性，撕裂强度，并在天然橡胶和合成橡胶中有显著的补强作用，同时可以调整稠度。
2.碳酸钙在塑料中的应用碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，能提高制品的硬度，还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。
在一般塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提高，由于碳酸钙白度在95%以上，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。
3.碳酸钙在油漆行业中的用量较大碳酸钙在油漆行业中的用量较大，是不可缺少的骨架，在稠漆中用量为30%以上，酚醛磁漆4-7%里酚醛细花纹皱纹漆39%以上。
4.碳酸钙在造纸工业: 起重要作用能保证纸的强度，白度，成本较低。
5.在电缆行业能起一定的绝缘作用。
6在水性涂料行业的应用在水性涂料行业的应用，用途更为广泛，能使涂料不沉降，易分散，光泽好等特性，在水性涂料用量为20-60%。
涂料工业中，超细钙不仅可作为增白的体质颜料，增容降低成本，提高涂料油漆的光泽，提高产品的光泽度、干燥性和遮盖力，同时还具有补强作用。
用超细钙取代价格较贵的钛白粉，完全可以达到相同的效果。
粒径小于80nm的超细钙因具有良好的触变性而应用于汽车底盘防石击涂料及面漆。
近年来随着重质碳酸钙在塑料、橡胶、造纸、医药、食品、建材、化工、涂料、饲料等领域的广泛和深度应用，优质工业用重质碳酸钙原料有着广阔的开发应用前景。
首先,重质碳酸钙的应用领域日渐广泛,原来大量耗用轻质碳酸钙的塑料、椽胶、造纸、建材、油漆等领域，随着应用技术的突破和降低成本的要求,而大量使用廉价的、能发挥同样功能的重质碳酸钙。
塑料工业把重质碳酸钙称为填料之王,占全部填料的一半以上。
随着我国塑料改性技术的发展，以塑代钢、以塑代木的趋势越来越明显，重质碳酸钙在塑料制品填料上占首要地位.造纸工业中，越来越多的工厂从酸性造纸向碱性造纸转化。
碳酸钙表面活化处理剂与处理技术
碳酸钙表面活化处理剂与处理技术------活性碳酸钙碳酸钙粒子是极性的，而树脂为非极性的，二者是难以相容。
要想无机粒子碳酸钙均匀地分布到树脂中，并能与树脂的分子链产生较强的亲合力，必须对碳酸钙的表面进行活化处理。
目前所用活化剂有表面活性剂。
如硬脂酸、偶联剂等，偶联剂有很多呢，如：硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸脂偶联剂、酸式亚磷酸脂偶联剂、稀土偶联剂、铝/钛复合偶联剂。
还有高分子处理剂。
其中用得最多的是铝酸脂偶联剂和铝钛复合偶联剂。
偶联剂的用量是与碳酸钙的粒径有关。
活性碳酸钙介绍现在的碳酸钙企业，大部分的还在沿用最早的活性碳酸钙的表面处理技术，用偶联剂与硬脂酸对轻质碳酸钙的表面进行活化。
随着高新技术的发展，有个别的碳酸钙企业在改变原来加工活性碳酸钙的配方，出现了复合改性的活性碳酸钙，他能增加活性碳酸钙的填加量，降低活性碳酸钙使用企业的生产成本。
我公司开发的复合改性的活性碳酸钙，明显提高了塑料产品的抗拉强度，降低了塑化的温度，也有利于提高产品的产量。
从单独的活性碳酸钙的买入价虽有点提高，但从总体上而言，是降低了塑料产品的制造成本或者说提高了活性碳酸钙用户的产品质量，更便于活性碳酸钙用户调整产品的结构，根据他的用户要求，生产出高、中、低档的产品。
如果活性碳酸钙用户不提高他产品的抗拉强度的话，就可以较大幅度的增加活性碳酸钙的填加数量。
这也符合上下游产品企业的利益。
纳米碳酸钙应用纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙。
标准的名称即超细碳酸钙。
纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。
用于汽车内部密封的PVC增塑溶胶。
可改善塑料母料的流变性，提高其成型性。
用作塑料填料具有增韧补强的作用，提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。
纳米碳酸钙用于油墨产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽、及优异的油墨吸收性和高干燥性。
纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料，具有稳定性好，光泽度高，不影响印刷油墨的干燥性能．适应性强等优点。
硅烷化纳米二氧化硅填料补强橡胶的动态性能测定03
硅烷化纳米二氧化硅填料补强橡胶的动态性能测定王进译，杨柳校（株洲时代新材料科技股份有限公司，412007）虽然静态力学性能对轮胎的使用寿命起了重要作用，但是对动态性能也要有足够的重视注意。
事实上，随着轮胎磨损，其性能就像一枚硬币的两面。
把填料加入聚合物体系中会引起动态性能相当大的变化，不仅是动态模量，包括粘性（损耗）模量和弹性（存储）模量，还有它们的比值（(tanδ），这与动态变形时消失的部分能量有关 (ref.1)。
在实践中，橡胶产品在动态应变时的能量损耗具有重要意义，例如，在振动架和汽车轮胎中，它对这些产品，如前者的热量产生和疲劳寿命，后者的滚动阻力，牵引和抗湿滑力等使用性能有影响。
事实上，就轮胎的应用而言，可以非常确定的是，聚合物反复的应变归因于转动和制动可以近似认为是在不同温度和频率下的恒定的能量输出过程(refs. 2-4)例如，滚动阻力与整个轮胎的运动有关，相当于在10-100Hz的频率和50-80℃的温度下的变形(ref. 1)。
至于打滑或湿的抓地力，应力产生于路面和橡胶表面的运动，或靠近胎面的表面。
频率大约为104-107Hz，温度为室温(refs. 3-4)。
因此，可以明显看出，在不同频率和温度下的聚合物任何动态改变的迟滞都会改变轮胎的性能。
由于轮胎在某些高频率下的性能无法测定，可以根据时－温等效原则，在较低的温度下将频率降到可测量的水平（1Hz），尽管在硫化产品中，建立弹性（储能）模量主曲线的移位因子与粘性（损耗）模量的不尽相同（ref.5），因此tan &也是如此。
然而，根据时－温等效原则，可以实验性的构建每个特性的主曲线。
Ansarifar等(refs. 6-12)对硅烷化预处理过的沉淀法纳米二氧化硅填料进行了深入研究。
根据他的论文，硅烷偶联剂（在此是双-(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫烷,TESPT）预处理沉淀法纳米二氧化硅填料（图1，2）是一种有力的补强剂，它比包括炭黑在内的其他补强剂更能改进橡胶的物理性能和动态性能。
橡胶中碳酸钙使用量比例
橡胶中碳酸钙使用量比例橡胶制品中的碳酸钙是一种常用的填充剂，可以提高橡胶制品的物理性能和加工性能。
在橡胶中添加适量的碳酸钙可以增加硬度、强度和耐磨性，降低成本，并且对环境友好。
然而，碳酸钙使用量的比例需要根据不同的橡胶制品和应用来确定。
一般来说，橡胶制品中碳酸钙的使用量比例在5%至30%之间。
具体的比例取决于橡胶制品的要求和使用环境，以下是几个常见的应用场景：1. 橡胶密封件：在橡胶密封件中添加适量的碳酸钙可以提高密封件的硬度和耐磨性，延长使用寿命。
一般来说，碳酸钙的使用量比例在10%至20%之间。
2. 橡胶管道：橡胶管道通常需要具备一定的硬度和耐压性能。
适量添加碳酸钙可以增加管道的硬度和强度，提高耐压能力。
一般来说，碳酸钙的使用量比例在10%至30%之间。
3. 橡胶轮胎：橡胶轮胎需要具备较高的耐磨性、抗老化性和抗裂性能。
适量添加碳酸钙可以提高轮胎的硬度、强度和耐磨性，延长使用寿命。
一般来说，碳酸钙的使用量比例在20%至30%之间。
4. 橡胶地板：橡胶地板需要具备较高的耐磨性、抗滑性和抗污性能。
适量添加碳酸钙可以提高地板的硬度和耐磨性，减少滑倒事故的发生。
一般来说，碳酸钙的使用量比例在10%至20%之间。
需要注意的是，虽然添加适量的碳酸钙可以改善橡胶制品的性能，但过高的使用量会导致橡胶变脆，降低弹性和韧性。
因此，在确定碳酸钙使用量比例时，需要综合考虑橡胶制品的性能要求和使用环境。
碳酸钙的粒径和分散性也会对橡胶制品的性能产生影响。
较细的碳酸钙粒径可以提高填充效果和加工性能，但过细的颗粒易使橡胶制品出现斑点。
因此，在选择碳酸钙填料时，需要根据具体情况综合考虑。
总结起来，橡胶制品中碳酸钙的使用量比例是根据不同的应用场景和要求来确定的。
合理的使用量比例可以提高橡胶制品的物理性能和加工性能，降低成本，并且对环境友好。
因此，在橡胶制品的生产中，需要根据实际情况选择适当的碳酸钙使用量比例，以达到最佳的效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用经两种并用硅烷偶联剂表面处理的碳酸钙填充异戊橡胶之力学性能李汉堂【摘要】将3-氨基丙基三乙氧基硅烷(A)和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(B)这两种硅烷偶联剂并用,对碳酸钙进行表面处理,绘制了用这种碳酸钙填充的异戊橡胶胶料的应力-应变曲线.研究结果表明,与未经表面处理的碳酸钙填充胶料体系相比,含经硅烷偶联剂表面处理过的碳酸钙填充体系的胶料,在同一应变条件下的应力、拉伸强度和拉断伸长率均比较高.如果分别单独采用A、B对碳酸钙进行表面处理,或者采用整体混合法将其混入胶料,或者将A、B的烷氧基数量变为2再进行处理,则均不能同时提高同一应变条件下的应力、拉伸强度和拉断伸长率.用硅烷偶联剂对碳酸钙进行处理,并将以下3个条件结合起来,即可提高上述三种力学性能:(a)使A的氨基与碳酸钙表面上的离子相互作用;(b)使B的巯基与异戊橡胶(IR)化学结合;(c)使A、B的硅醇基相互缩聚(反应),形成网状处理层..【期刊名称】《世界橡胶工业》【年(卷),期】2016(043)003【总页数】6页(P15-20)【关键词】硅烷偶联剂;表面处理;碳酸钙;异戊橡胶【作者】李汉堂【作者单位】曙光橡胶工业研究设计院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TQ333.3（a）使A的氨基与碳酸钙表面上的离子相互作用；（b）使B的巯基与异戊橡胶（IR）化学结合；（c）使A、B的硅醇基相互缩聚（反应），形成网状处理层。
在先前发表的论文中，对比了硅烷偶联剂（以下简称硅烷）对白炭黑、氧化铝和碳酸钙的吸附率。
先用异丙醇作为溶剂，对这三者进行湿法处理，再用乙醇清洗，然后除去物理吸附分子，再测定吸附率。
含有环氧丙氧基的硅烷可吸附于白炭黑上，但几乎不吸附氧化铝和碳酸钙。
含氨基的硅烷对氧化铝和碳酸钙有一定的吸附率。
对白炭黑的吸附率高，是由于遇水分解的硅烷的硅醇基与白炭黑表面的硅醇基产生脱水缩合反应，容易形成共价键的缘故。
由于转换过程中存在着电负性，故Si-O 的共价键为49%。
在有氨基存在的情况下，对氧化铝、碳酸钙的吸附率提高，是由于硅烷中的氨基与无机物表面的离子相互作用产生的吸附效果所致。
根据电负性判断，Ca-O键（碳酸钙）、Al-O键（氧化铝）、Si-O键（白炭黑）的离子结合率分别为79%、63%和51%。
Naviroj等人通过傅里叶转换红外微量分析（FT-IR），确认了通过玻璃纤维表面上的硅醇基与氨基之间的氢键，吸附了含氨基的硅烷这一事实。
这就表明，虽然白炭黑和玻璃可以通过氨基实现吸附，但是，对于碳酸钙来说，基于硅烷上硅醇基的共价键却难以生成，主要还是通过氨基进行吸附。
先前已有报道称，将白炭黑粒子填充于异戊橡胶（IR）中，通过含有巯基的硅烷进行表面处理，可以提高界面上的粘合性和橡胶的力学性能。
由于通常用硬脂酸等高级脂肪酸处理碳酸钙，所以在胶料界面上没有化学结合的官能团。
为了在界面上形成化学键，Demjén等人依靠硅烷中的氨基进行的吸附，对碳酸钙的表面处理开展了研究。
通过氨基使硅烷吸附于碳酸钙的表面，以及硅醇基本身的相互缩聚反应在其表面形成了处理层。
把经过处理的粒子填入聚丙烯（PP）中，该聚丙烯已事先被氧化并引入了羧基。
这样，便提高了胶料的力学性能。
这说明，通过PP的羧基与硅烷的氨基相互作用，可使界面结合起来。
文中的研究，将含有氨基和巯基的两种硅烷并用，用这种并用体系对碳酸钙的表面进行了处理，再将经表面处理过的碳酸钙填充于IR（异戊橡胶）中，制备了IR胶料。
研究发现，硅烷处理层中的氨基与碳酸钙表面上的离子相互作用；巯基在与IR反应的界面上形成了化学键。
着眼于胶料的应力-应变曲线上同一应变条件下的应力、拉伸强度和拉断伸长率，考察了可提高这些性能的硅烷处理层形成的条件。
2.1 试样采用碳酸钙（#800，平均粒径为4.1 μm，比表面积为1.4 m2/g，三共精粉公司产品）作为无机粒子。
市售的碳酸钙多为用硬脂酸等高级脂肪酸进行过表面处理的产品，而前者则为未经表面处理的碳酸钙。
试验采用了如下4种由信越化学工业公司提供的硅烷：3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES，KBE-903）；3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷（APDES，KBE-902）；3-巯基丙基三甲氧基硅烷（MrPTMS，KBM-803）；3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷（MrPDMS，KBM-802。
IR选用顺式-1，4-聚异戊二烯［IR-2200，日本合成橡胶公司（JSR）鲁克莱依顿弹性体分公司产品］；硫化剂为粉末状硫磺（日本西格马阿尔德里奇公司产品）；硫化促进剂为氧化锌（日本西格马阿尔德里奇公司产品）和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CBS，NoccelerーCZ，大内新兴化学工业公司产品）；硫化助促进剂为硬脂酸（日本西格马阿尔德里奇公司产品）；防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物（TMQ，AntageRD，川口化学工业公司产品）。
用2-丙醇（2-PA，日本西格马阿尔德里奇公司产品）作为表面处理溶剂。
2.2 碳酸钙的硅烷处理法同已发表的报道一样，计算出白炭黑单分子包覆层所必需的硅烷用量，设定硅烷用量为表面包覆层比（等于1），添加相当于规定的表面包覆层比的硅烷量。
进行表面处理时的硅烷添加量列于表1，其配方用100质量份填充剂对于硅烷的质量份数表示。
将碳酸钙和硅烷添加于2-PA中，搅拌10 min，而后用蒸发器除去2-PA（条件是减压、温度40 ℃和30 min）。
在室温下停放24 h，再用干燥机在240 ℃下加热24 h。
用整体混合法将硅烷添加到胶料中，按表1所列的碳酸钙与硅烷的配比进行混合和添加。
2.3 胶料制备表2列出了需制备的胶料配方。
配合量用相对于百份质量橡胶之配合剂的质量份数表示。
在聚丙烯制容器内预先混合表2中列示的硫化剂、硫化促进剂和防老剂。
用实验室用开炼机（191-TM，安田精机制作所制造）在室温下塑炼异戊橡胶（IR）3 min，再少许逐渐地添加预先已混合的添加剂混炼5 min。
然后，把经过表面处理的碳酸钙在7 min内逐渐加入胶料，待全部助剂添加完后再混炼5 min。
合计用20 min混炼时间制成胶料。
在采用整体混合法时，添加经表面处理过的碳酸钙的过程（7 min）不再实施，而是慢慢地添加硅烷，待全部硅烷添加完以后，再慢慢地添加碳酸钙。
2.4 制备胶片用实验室用小型平板硫化机（M P -WNL250，东洋精机制作所制造）在23～25 ℃、25 MPa条件下对制得的胶料进行脱气泡处理（20 min），然后再在145 ℃、25 MPa条件下平板硫化20 min，制成厚约1.5 mm的胶片。
2.5 拉伸试验将制得的胶片冲切成哑铃状试片（JIS K-6301 3型），再用拉伸试验机（自动记录试验机，AG-5kNIS MS型，岛津制作所制造）以200 mm/min的拉伸速度进行拉伸试验（夹距为40 mm），测定了应力-应变曲线。
测定使用了5个试片，选择了最接近平均值的应力-应变曲线。
研究中，由于没有对硅烷的附着量加以定量，所以在讨论时，就附着于碳酸钙表面的硅烷的量作了假定。
另外，还从跟碳酸钙填充胶的应力-应变曲线相同的应变条件下的应力、拉伸强度和拉断伸长率这三个方面的力学特性，讨论了硅烷处理层的效果。
将100%和300%应变下的应力，分别称为100%定伸应力和300%定伸应力，这就是弹性模量的指标。
将未经处理的填充体系胶料的应力-应变曲线，与经过处理的填充体系胶料的应力-应变曲线进行了相应的对比，根据对比结果，判断同一应变条件下的应力。
表3列示了研究中测定的IR硫化胶和填充碳酸钙的IR硫化胶，在同一应变条件下的应力、拉伸强度和拉断伸长率的平均值和标准偏差。
根据5个试片的测定结果，选定最接近平均值的应力-应变曲线。
图1示出了纯IR硫化胶、未经处理碳酸钙填充硫化胶以及混入APTES或MrPTMS的硫化胶的应力-应变曲线（硅烷的配方见表1的A、B）。
从图1可以看出，与纯IR硫化胶相比，填充未经处理碳酸钙的硫化胶，虽然在同一应变条件下的应力得以提高，但拉伸强度和拉断伸长率却下降了。
与填充未经处理碳酸钙的硫化胶相反，填充经硅烷处理的碳酸钙的硫化胶可获得提高力学性能的效果。
填充经MrPTMS处理的碳酸钙的硫化胶，与填充未经处理碳酸钙的硫化胶比较，两种硫化胶在同一应变条件下的应力相同，但前者拉伸强度和拉断伸长率有所提升。
用整体混合法混入MrPTMS的硫化胶，与填充未经处理碳酸钙的硫化胶相比，在同一应变条件下应力相同，但前者拉伸强度和拉断伸长率有所下降。
由于未发现MrPTMS与碳酸钙表面有相互作用，所以也就不存在界面粘合问题。
然而，硫醇基与硫磺硫化剂一样，也可使IR（异戊橡胶）交联。
因此，填充经MrPTMS处理的碳酸钙的硫化胶，可以使与碳酸钙粒子相剥离的界面处的IR交联，起到补强作用。
结果，抑制了该部位产生的缺陷，提高了拉断伸长率。
填充经APTES处理的碳酸钙的胶料体系，虽然提高了同一应变条件下的应力，但拉伸强度和拉断伸长率却显著下降。
研究发现，APTES的氨基与碳酸钙表面的离子相互作用，通过硅醇基的相互缩聚反应，在碳酸钙表面形成了网状处理层。
依靠这样的处理层改善了对IR（异戊橡胶）的润湿性，在同一应变条件下的应力高于填充未经处理的碳酸钙的胶料体系。
但是，由于处理层与IR（异戊橡胶）的界面没有产生化学结合，所以在高应变条件下，会由于该界面产生剥离而导致断裂，故拉伸强度和拉断伸长率并未提高。
用整体混合APTES的方法制备的胶料，在相同应变条件下的应力，比填充未经处理碳酸钙的胶料要高，但与填充经APTES处理的碳酸钙的胶料相比，前者效果较差。
将3-氨基丙基三乙氧基硅烷与3-巯基丙基三甲氧基硅烷并用，对碳酸钙进行表面处理。
然后混入胶料，或者用整体混合法将它们混入胶料。
图2分别列示了它们的应力-应变曲线（硅烷的配方见表1中的C）。
填充经3-氨基丙基三乙氧基硅烷与3-巯基丙基三甲氧基硅烷并用物表面处理的碳酸钙的胶料，其在同一应变条件下的应力、拉伸强度和拉断伸长率，均超过填充未经处理的碳酸钙的胶料。
如果采用整体混合法，则其效果低下。
用3-氨基丙基三乙氧基硅烷与3-巯基丙基三甲氧基硅烷并用物对碳酸钙进行表面处理，再将它加入胶料后，力学性能得以提高。
这种提高源自以下三种界面粘接效果：a） APTES的氨基与碳酸钙表面产生的离子相互作用；b） MrPTMS的巯基与IR（异戊橡胶）产生化学结合；c）两种硅烷的硅醇基相互作用（缩聚反应），形成网状处理层。
为了验证上述3种效果，曾做了以下实验。
首先，用APTES与MrPTMS的并用物对碳酸钙进行表面处理，然后制备胶料，或者采用整体混合法也制成胶料。
将APTES的添加量设定为图2中APTES添加量的1/10。