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原位改性纳米级白炭黑填充NR性能及其低滚阻机理分析

发布时间:2020-05-31 11:43
【摘要】:传统炭黑填充橡胶难以摆脱轮胎的“魔鬼三角”难题,即低滚动阻力、高抗湿滑性、低生热性能,而白炭黑在此方面表现非常优异,但是白炭黑降低轮胎滚动阻力的原因尚不明确。轮胎工业中需要对白炭黑表面进行改性,以减少白炭黑表面极性基团含量,从而改善白炭黑在非极性橡胶中的团聚现象。本文以此为研究背景,开展了以下工作:1、采用硫酸沉淀法制备了各种粒径的白炭黑,在白炭黑制备过程中分别加入Si-69和PEG2000对白炭黑进行原位改性,制备了粒径在0.5-0.9μm范围的纳米级白炭黑,实现了白炭黑网络的不同相互作用以及白炭黑与橡胶的不同相互作用,以此探究白炭黑降低轮胎滚动阻力的原因。2、与市售白炭黑、炭黑作对比,探究白炭黑降低轮胎滚动阻力的原因。研究发现,在0℃~+80℃范围内,粒径0.9μm的Silica-_(PEG2000)-0.9/NR和粒径0.6μm Silica-_(Si-69)-0.6/NR复合材料的储能模量(E')和损耗模量(E")均低于炭黑(N330)/NR复合材料的;而PSilica-0.4/NR和PSilica-S_i-69-0.4复合材料的E'高于炭黑/NR复合材料,E''低于炭黑/NR复合材料,Silica-_(Si-69)-0.6/NR复合材料具有更低的损耗因子。市售PSilica-0.4和PSilica-S_i-69-0.4填充天然橡胶60℃的tanδ大于Silica-_(PEG2000)-0.9/NR和Silica-_(Si-69)-0.6/NR。3、进一步考察了原位改性中Si-69、PEG2000用量对白炭黑填充NR性能的影响,同时比较了原位改性白炭黑与直接混合改性白炭黑填充NR的性能。结果表明,随着Si-69、PEG2000用量的增加,Silica-_(Si-69)填充NR的物理力学性能、动态性能均优于Silica-_(PEG2000)。原位改性Silica-_(Si-69)比直接混合改性Silica/Si-69填充NR的Payne效应、60℃的损耗因子低,具有较好的动态力学性能。Silica-_(PEG2000)在橡胶中分散效果比Silica/PEG2000好,疲劳温升低,永久变形小,60℃的损耗因子低。4、提出了白炭黑降低滚动阻力的机理。5、考察了促进剂加入方式对天然橡胶性能的影响。发现与在开炼机上加入促进剂DZ的胶料相比,在白炭黑制备过程中加入促进剂DZ的Silica_(-Si-69-DZ)填充NR的tc10缩短,胶料硫化延迟这一现象得到改善。复合填料Silica-_(Si-69-DZ)/CB中,在复合填料总量为50份时,随着Silica-_(Si-69-DZ)用量从10份增加至50份,硫化胶的物理综合力学性能变好。Silica-_(Si-69-DZ)用量增加可提高胶料的动态力学性能。
【图文】:

模型图,六角形,聚集体,模型


改性纳米级白炭黑填充 NR性能及其低滚阻机理环境的要求逐渐提高,顺应世界发展趋势加强,人们大都需要轮胎具有较低的日常胎标签法开始实施之后,轮胎的发展趋势越来越高,白炭黑作为绿色轮胎补强填充分子的模型,从以下模型中我们可以清晰角形等彼此连结,再一次相互堆积,形成方形和六角形连接起来,从而组成链枝形

白炭黑,表面模型


图 1-4 白炭黑的表面模型Figure 1-4 Surface model of silica的改性方法的表面改性就是通过各种方法有效的降低白炭黑表面的极性,使白炭黑转变为疏水性,增大白炭黑的分散性,改进白炭能,拓展白炭黑的应用范围[25]。表面改性按照生产工艺来分,包括干法改性和湿法改性两种中,将白炭黑与改性剂气化物在反应器中直接接触,发生各是,生产工艺较为简单,,后续各个工序简便,产量高,可消耗大量的助剂,耗能高,因此生产成本高,有较高的生产产能高,所以国外大多采用干法改性生产干法白炭黑。湿法,在有机溶剂中,把白炭黑和改性剂进行反应,之后将产物产物进行有机硅烷化反应。该法的优点是生产工艺较为简单产的产物稳定。缺点是相比较干法白炭黑,后处理麻烦,利于环保。
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TQ332

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本文编号:2689805

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