橡膠級氧化鋅:橡膠輪胎行業中普通氧化鋅與納米氧化鋅的對比實驗-氧化鋅、碳酸鋅、納米氧化鋅、間接法氧化鋅、橡膠氧化鋅—

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橡膠級氧化鋅

橡膠輪胎行業中普通氧化鋅與納米氧化鋅的對比實驗

面對普通氧化鋅價格爆漲，為幫助各輪胎企業減負，青島納卡森鋅業科技有限公司，特與青島化工技術研究院合作完成了推廣使用納米氧化鋅的研究課題�，F將研究試驗分析報告如下：

一、對比試驗情況：

限于我們測試條件，我們只能采用對比試驗法，即采用同樣配方和工藝，只是一種配方選用的是普通氧化鋅中含量最高的規格（含鋅99.7%），另一種配方選用的納米氧化鋅96%，現將試驗配方和測試物性分析下表：

試驗配方和測試物性表

原材料名稱	基本配方對比		物性測試
原材料名稱	99.7%氧化鋅	96%納米氧化鋅	物性測試
天然膠	100.0	100.0	硫化條件項目	1420C×10分鐘指標
硫黃	2.5	2.5	硫化條件項目	99.7%氧化鋅	96%納米氧化鋅
普通氧化鋅	6.0	—	硬度（邵A）	56	53
納米氧化鋅	—	4.0	300%定伸強度Mpa	5.5	5.5
硬脂酸	2.0	2.0	拉伸強度Mpa	27	27
促進劑	1.1	1.1	扯斷伸長率100%	640	650
補強填充劑	42	42
防老劑	2.5	2.5
增粘劑	2.0	2.0
軟化劑	4.0	4.0
合計	162.1	162.1

從測試結果看，兩種配方的物性都比較好，只是加納米氧化鋅的配方硬度略低，我們分析可能與氧化鋅減量有關，我們把補強劑增加4分后，再試驗效果很好，硬度300%定伸強度相應提高，完全與普通氧化鋅一樣，為此，我們又在胎面膠中使用納米氧化鋅試驗，用量由原來的5份，減少為3.5份，也取得了同樣的效果。

二、效果分析：氧化鋅在膠料中的作用

1、氧化鋅在膠料中，主要起活性劑（即助促進劑）的作用。因加入橡膠中的氧化鋅與促進劑反應生成鋅鹽絡合物，含有空軌道的2n2+粒子極化能力較強，易促進硫黃環型分子裂解，以促進橡膠硫化。為什么要與硬脂酸配合使用，因加工過程中，氧化鋅與橡膠分子都帶正電荷，同性相斥，難于在橡膠中分散，當與硬脂酸一并加入，在混煉過程中，生成硬脂酸鋅就易于分散了。

2、氧化鋅在橡膠中還是一種優良的導熱劑和熱容劑。氧化鋅的導熱性是炭黑的2.5倍，是橡膠的5倍；它的熱容性是炭黑的2倍。為什么在翻胎的內膠（緩沖膠）、填洞膠和墊子膠中，氧化鋅用量較大呢？這是因為內膠處于胎面與胎體之間，填洞膠處于胎體之中，襯墊膠位于襯墊與胎體內層之間。輪胎在高負荷高速持續行駛中，反復壓縮、伸張、屈撓變形，必然要生熱。為減少這些部位的熱積累，必須盡量使這些部位的膠散熱快，熱容量要大，所以這些部位的膠中，氧化鋅都較大。氧化鋅還是一種補強、著色劑。

3、納米氧化鋅與普通氧化鋅的區別和特點：

納米氧化鋅與普通氧化鋅的差別：①它們生產方法不同。普通氧化鋅的生產方法有：間接法、直接法和電熱法。比如常用的間接法氧化鋅，它是由電解鋅錠經熔解后，在高溫下鋅蒸氣經氧化面制成2Zn+O2 高溫下2ZnO，而納米氧化鋅則是由碳酸鋅經400℃焙燒分解獲得ZnCO3 400℃ ZnO+CO2 ；②是它們的粒徑和表面積大小不同，納米氧化鋅粒徑小，表面積大，普通氧化鋅的表面積多為3—5m2/g，而納米氧化鋅的表面積多為30—50 m2/g，相差10倍。

納米氧化鋅的主要特點：①活性大，對硫化反應有較強的活化作用，因此，可減少用量或縮短硫化時間；②比重小，有害物質含量少（如Pb、Hg、Ge、Mn等）；③納米氧化鋅易與膠料混合，分散均勻，可提高膠料的粘性，因此納米氧化鋅用量較普通氧化鋅少；④可提高壓出制品形狀的穩定性和導熱性。

三、結語和建議

通過對比試驗證實：青島納卡森鋅業科技有限公司生產納米氧化鋅完全可代替現用普通氧化鋅，其膠料質量基本不受影響，還可以獲得好的企業效益和社會效益。同時可減少用量，增加4—6份價格較低的補強填料，又是一筆節約。

減少氧化鋅用量，不僅可為國家節約鋅資源，而且對環保也很有好處。鋅含量大的廢棄物會污染境，世界上的發達國家正在研究在輪胎中，用其它金屬氧化物代替氧化鋅。

因此，我們認為應積極推廣使用納米氧化鋅，使用量為普通氧化鋅的70—80%左右為宜。