张浩等：改性多孔钢渣/橡胶复合材料的制备及其性能 .93。 渣脱落而留下的空洞与裂纹，说明促进剂/硫磺质量 键的硫原子数，促使橡胶交联键稳定 比过小导致硫磺形成大量内硫环，从而使改性多孔 从图3可以看出，8"改性多孔钢渣/橡胶复合 钢渣与橡胶的结合力较低，造成改性多孔钢渣的脱 材料表面存在少量改性多孔钢渣脱落而留下的空 落，力学性能下降.2改性多孔钢渣/橡胶复合材料 洞，这是因为硬脂酸/氧化锌质量比过大，少量的 表面存在极少改性多孔钢渣的沉淀，改性多孔钢渣 氧化锌参与硫化过程，不能有效减少无效交联键 较好的包裹于橡胶之中，所以力学性能良好. 的硫原子数，造成改性多孔钢渣的脱落，导致力学 2.4硬脂酸/氧化锌质量比对改性多孔钢渣/橡胶 性能较低.9改性多孔钢渣/橡胶复合材料表面存 复合材料力学性能的影响 在少量改性多孔钢渣的沉淀，这是因为硬脂酸/氧 从表6可以看出，当硬脂酸/氧化锌质量比为 化锌质量比过小，少量的硬脂酸不能有效改善钢 0.8:2.2时，改性多孔钢渣/橡胶复合材料的力学性 渣的表面结构，造成部分改性多孔钢渣团聚出现 能最优，过多或过少的硬脂酸/氧化锌质量比都会影 有机/无机的不相容性界面，导致力学性能较低 响改性多孔钢渣/橡胶复合材料的力学性能.这是 2"改性多孔钢渣/橡胶复合材料表面无改性多孔钢 因为一方面硬脂酸可以改善钢渣的表面结构：另一 渣的团聚，橡胶对改性多孔钢渣形成良好的包裹 方面氧化锌参与硫化过程，可以有效减少无效交联 结果，所以力学性能良好 表6硬脂酸/氧化锌质量比对改性多孔钢渣/橡胶复合材料力学性能的影响 Table 6 Effect of the mass ratio of stearic acid/zinc oxide on the mechanical properties of modified porous steel slag rubber composite materials 试样 硬脂酸/g 氧化锌/g 拉伸强度/MPa 邵尔A硬度 撕裂强度/(kN·m1) 8* 1.2 1.8 16.6 66.2 42.7 2# 0.8 2.2 18.4 68.8 44.6 9* 0.4 2.6 15.9 65.1 42.3 b) 图3不同硬脂酸/氧化锌质量比改性多孔钢渣/橡胶复合材料的扫描电镜图.()8改性多孔钢渣/橡胶复合材料：(b)2改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料：()9改性多孔钢渣/橡胶复合材料 Fig.3 SEM of modified porous steel slag/rubber composite materials in different mass ratios of stearic acid/zine oxide:(a)8*modified porous steel slag rubber composite materials;(b)2 modified porous steel slag rubber composite materials;(c)9modified porous steel slag/rubber composite materials 2.5改性多孔钢渣/炭黑质量比对改性多孔钢渣/ 31.5:20时，即10改性多孔钢渣/橡胶复合材料、 橡胶复合材料力学性能的影响 11改性多孔钢渣/橡胶复合材料和2改性多孔钢 从表7可以看出，随改性多孔钢渣/炭黑质量 渣/橡胶复合材料的拉伸强度、邵尔A硬度和撕裂 比的增加，其中磷酸/钢渣质量比为0.04和硅烷 强度均小幅下降：当改性多孔钢渣/炭黑质量比大 KH550/多孔钢渣质量比为0.01，改性多孔钢渣/ 于31.5：20时，12"改性多孔钢渣/橡胶复合材料和 橡胶复合材料的拉伸强度、邵尔A硬度和撕裂强13·改性多孔钢渣/橡胶复合材料的拉伸强度、邵尔 度均呈现降低的趋势.进一步分析表7可以看出， A硬度和撕裂强度均大幅下降：当改性多孔钢渣/ 虽然摻入改性多孔钢渣导致橡胶的力学性能下 炭黑质量比为31.5：20时，既可以最大程度的利 降，但是其下降幅度与改性多孔钢渣/炭黑质量比 用钢渣，又可以保证橡胶的使用要求 密切相关.当改性多孔钢渣/炭黑质量比不大于 从图4可以看出，改性多孔钢渣中含有大量张 浩等: 改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料的制备及其性能 渣脱落而留下的空洞与裂纹,说明促进剂/ 硫磺质量 比过小导致硫磺形成大量内硫环,从而使改性多孔 钢渣与橡胶的结合力较低,造成改性多孔钢渣的脱 落,力学性能下降. 2 #改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料 表面存在极少改性多孔钢渣的沉淀,改性多孔钢渣 较好的包裹于橡胶之中,所以力学性能良好. 2郾 4 硬脂酸/ 氧化锌质量比对改性多孔钢渣/ 橡胶 复合材料力学性能的影响 从表 6 可以看出,当硬脂酸/ 氧化锌质量比为 0郾 8颐 2郾 2 时,改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料的力学性 能最优,过多或过少的硬脂酸/ 氧化锌质量比都会影 响改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料的力学性能. 这是 因为一方面硬脂酸可以改善钢渣的表面结构;另一 方面氧化锌参与硫化过程,可以有效减少无效交联 键的硫原子数,促使橡胶交联键稳定. 从图 3 可以看出,8 #改性多孔钢渣 / 橡胶复合 材料表面存在少量改性多孔钢渣脱落而留下的空 洞,这是因为硬脂酸 / 氧化锌质量比过大,少量的 氧化锌参与硫化过程,不能有效减少无效交联键 的硫原子数,造成改性多孔钢渣的脱落,导致力学 性能较低. 9 #改性多孔钢渣 / 橡胶复合材料表面存 在少量改性多孔钢渣的沉淀,这是因为硬脂酸 / 氧 化锌质量比过小,少量的硬脂酸不能有效改善钢 渣的表面结构,造成部分改性多孔钢渣团聚出现 有机 / 无机的不相容性界面,导致力学性能较低. 2 #改性多孔钢渣 / 橡胶复合材料表面无改性多孔钢 渣的团聚,橡胶对改性多孔钢渣形成良好的包裹 结果,所以力学性能良好. 表 6 硬脂酸/ 氧化锌质量比对改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料力学性能的影响 Table 6 Effect of the mass ratio of stearic acid / zinc oxide on the mechanical properties of modified porous steel slag / rubber composite materials 试样 硬脂酸/ g 氧化锌/ g 拉伸强度/ MPa 邵尔 A 硬度 撕裂强度/ (kN·m - 1 ) 8 # 1郾 2 1郾 8 16郾 6 66郾 2 42郾 7 2 # 0郾 8 2郾 2 18郾 4 68郾 8 44郾 6 9 # 0郾 4 2郾 6 15郾 9 65郾 1 42郾 3 图 3 不同硬脂酸/ 氧化锌质量比改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料的扫描电镜图 郾 ( a)8 #改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料;( b)2 #改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料;(c)9 #改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料 Fig. 3 SEM of modified porous steel slag / rubber composite materials in different mass ratios of stearic acid / zinc oxide: (a) 8 # modified porous steel slag / rubber composite materials; (b) 2 # modified porous steel slag / rubber composite materials; (c) 9 # modified porous steel slag / rubber composite materials 2郾 5 改性多孔钢渣/ 炭黑质量比对改性多孔钢渣/ 橡胶复合材料力学性能的影响 从表 7 可以看出,随改性多孔钢渣 / 炭黑质量 比的增加,其中磷酸 / 钢渣质量比为 0郾 04 和硅烷 KH550 / 多孔钢渣质量比为 0郾 01,改性多孔钢渣 / 橡胶复合材料的拉伸强度、邵尔 A 硬度和撕裂强 度均呈现降低的趋势. 进一步分析表 7 可以看出, 虽然掺入改性多孔钢渣导致橡胶的力学性能下 降,但是其下降幅度与改性多孔钢渣 / 炭黑质量比 密切相关. 当改性多孔钢渣 / 炭黑质量比不大于 31郾 5颐 20 时,即 10 #改性多孔钢渣 / 橡胶复合材料、 11 #改性多孔钢渣 / 橡胶复合材料和 2 #改性多孔钢 渣 / 橡胶复合材料的拉伸强度、邵尔 A 硬度和撕裂 强度均小幅下降;当改性多孔钢渣 / 炭黑质量比大 于 31郾 5颐 20 时,12 #改性多孔钢渣 / 橡胶复合材料和 13 #改性多孔钢渣 / 橡胶复合材料的拉伸强度、邵尔 A 硬度和撕裂强度均大幅下降;当改性多孔钢渣 / 炭黑质量比为 31郾 5 颐 20 时,既可以最大程度的利 用钢渣,又可以保证橡胶的使用要求. 从图 4 可以看出,改性多孔钢渣中含有大量 ·93·