环保反应性负载型加工助剂对丁苯橡胶复合材料结构和性能的影响

发布时间：2020-04-30 13:22

【摘要】：随着橡胶工业的不断发展,对橡胶加工工艺和综合性能的要求越来越高,研制高性能复合材料所需的环保、高效、低成本的橡胶助剂是当前橡胶工业的一个重要发展方向。多功能橡胶加工助剂既可降低橡胶加工能耗、改善加工性能,又可提高产品质量,是一种重要的橡胶助剂。然而,传统的加工助剂往往在性能或成本上存在着一定程度的缺陷,且小分子加工助剂易迁移挥发的问题一直未得到彻底的改善,会降低助剂的使用效率、对环境造成污染。另一方面,白炭黑作为一种应用广泛的补强填料,由于其表面特性存在着难以均匀分散、易团聚的问题。因此,选用合适的表面改性技术改善白炭黑的分散问题,达到更好的补强效果也是橡胶工业的一大重要问题。为了更好地适应高性能轮胎(“绿色轮胎”)发展的需要,本论文从研制高性能橡胶纳米复合材料所需的新型环保的反应性负载型加工助剂的制备及白炭黑表面改性出发,选取了几种脂肪酸加工助剂如硬脂酸(SA)、油酸(OA)和亚油酸(LA)对白炭黑进行表面改性,从而制备了反应性负载型的加工助剂SiO_2-s-SA、SiO_2-s-OA、SiO_2-s-LA,并深入研究了它们对丁苯橡胶(SBR)的加工性能的改善作用,以及它们与橡胶间的界面相互作用,探讨了反应性负载型加工助剂对丁苯橡胶复合材料结构和性能的影响。主要内容如下:(1)首先选取了6种典型的加工助剂,研究了不同类型的加工助剂对丁苯橡胶/白炭黑复合材料结构和性能的影响。结果表明,加工助剂的加入能有效地减小混炼胶的储能模量和复合转矩,改善胶料的加工性能,其中,添加不饱和的亚油酸的胶料具有更优的加工性能及填料分散状态,但在一定程度上会弱化硫化胶的交联密度,削弱硫化胶的物理机械性能。(2)为了克服传统的加工助剂易逸出迁移及在补强性能上的不足,同时对白炭黑表面进行改性。首次采用负载加工助剂的方法制备了环保的负载型加工助剂SiO_2-s-OA,对其结构和组成进行了详细的表征,并系统地分析了其对丁苯橡胶复合材料的结构和性能的影响。结果表明:SiO_2-s-OA不仅能有效改善混炼胶的加工性能,而且克服了传统的加工助剂易迁移逸出的不足。与偶联剂改性的白炭黑(m-SiO_2)相比,SiO_2-s-OA在SBR中具有更好的分散状态,对橡胶分子链束缚作用更强,复合材料具有更高的交联密度、更强的物理力学性能。动态力学性能分析表明,SBR/SiO_2-s-OA既能减小丁苯橡胶复合材料的滚动阻力,还能有效提高抗湿滑性能。(3)为了进一步研究加工助剂的反应性对于橡胶复合材料性能的影响,选取了三种不同反应性的脂肪酸加工助剂硬脂酸(SA)、油酸(OA)、亚油酸(LA)进行比较,并制备了三种环保的负载型橡胶加工助剂:SiO_2-s-SA、SiO_2-s-OA、SiO_2-s-LA。研究表明,与饱和的SiO_2-s-SA相比,不饱和的SiO_2-s-LA、SiO_2-s-OA更能有效改善填料的分散状态,降低混炼胶的payne效应,有效改善加工性能。由于二者均能参与丁苯橡胶的硫化交联反应,可进一步增强填料-橡胶界面作用,改善复合材料的物理机械性能。与SBR/SiO_2-s-OA相比,不饱和程度较高的SBR/SiO_2-s-LA的具有更高的受限分子层分数,白炭黑与SBR的界面作用更强,复合材料力学强度更高。
【图文】：

增塑剂

剂O理氧物，湿不改移内。剂后，分子链OP，其 Tg 可理：在橡胶氧而得到稳物）作为自可提高塑烷烃油、芳湿、扩散、溶不饱和酸酯改变橡胶分移动，从而增内增塑。另外链内旋转变可降低 10~塑炼的过程定，而无氧由基受体，炼速度，降芳烃油等增塑溶胀等作用，或锌皂、分子链末端的增强胶料的外，脂肪酸变得容易，~20oC。程中，橡胶氧或缺氧的稳定自由基降低热塑炼塑剂，没有用，促进分子镁皂、钙皂的极性力，的流动性。我酸本身与橡胶玻璃化温度分子链断裂条件下，需基断裂端。炼的初始温度有官能团结构子链的移动皂，存在极或稳定链端我们通常称胶基体有较度降低，柔裂，形成橡需要加入化如五氯硫度。构，主要是动，，即外增极性官能团端自由基，称通过化学较好的相容

环保反应性负载型加工助剂对丁苯橡胶复合材料结构和性能的影响

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【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB332;TQ333.1

【参考文献】