白炭黑环保改性剂的开发及其在绿色轮胎胎面材料中的应用

发布时间：2023-02-04 20:34

　　白炭黑由于价格低廉且可以提高轮胎的抗湿滑性能和降低轮胎的滚动阻力,已经被广泛用于制备绿色轮胎橡胶纳米复合材料。然而,白炭黑表面存在大量的羟基,在橡胶基体中容易团聚导致橡胶性能差,需要对其表面进行处理来降低羟基间的作用力,提高白炭黑在橡胶材料中的分散。硅烷偶联剂可与白炭黑表面羟基反应,并接枝到橡胶主链上,可大幅度改善白炭黑补强橡胶材料的性能,是橡胶工业中主要应用的白炭黑表面改性剂。然而,硅烷偶联剂对白炭黑进行改性时,会产生大量的乙醇,全球每年轮胎生产中产生的乙醇量可达到130000立方米。因此,开发不产生挥发性有机物（VOCs）的新型白炭黑用改性剂具有重要的意义。本论文基于以上研究背景展开,主要研究内容如下:在第二章中,基于环氧基团和羟基反应不产生VOCs的特点,利用环氧大豆油（ESO）作为白炭黑的表面分散剂,与双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物（TESPT）并用,在不影响橡胶性能的前提下减少TESPT的用量从而降低VOCs排放。利用ESO取代TESPT制备了白炭黑/天然橡胶纳米复合材料,研究了 ESO不同取代量对白炭黑分散和橡胶性能的影响,明确了两者并用产生的协同作用机制。热失重分... 

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRAC
主要符号和缩略词说明
第一章 绪论
    1.1 纳米白炭黑
        1.1.1 白炭黑的性质及制备
        1.1.2 白炭黑的结构
        1.1.3 纳米填料的补强机理
        1.1.4 白炭黑在绿色轮胎胎面材料中的应用
    1.2 纳米复合材料中的白炭黑表面修饰
        1.2.1 纳米复合材料中的白炭黑改性概述
        1.2.2 纳米复合材料中的白炭黑表面包覆型改性
        1.2.3 纳米复合材料中白炭黑与基体偶联的偶联型改性
        1.2.4 纳米复合材料中的白炭黑隔离型改性
    1.3 轮胎工业中的VOCs排放
        1.3.1 VOCs排放的危害与VOCs的限排
        1.3.2 轮胎工业中VOCs排放现状
        1.3.3 白炭黑偶联剂的发展趋势
    1.4 论文的选题目的和意义
    1.5 本课题的主要研究内容
    1.6 本论文的创新点
第二章 环氧大豆油在白炭黑/橡胶复合材料中的应用研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要原料和实验仪器
        2.2.2 测试与表征
    2.3 样品制备工艺及实验配方
        2.3.1 ESO改性白炭黑的制备
        2.3.2 ESO改性白炭黑橡胶复合材料的制备
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 ESO对白炭黑的表面修饰研究
        2.4.2 ESO改性白炭黑橡胶混炼胶的硫化特性研究
        2.4.3 ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的性能研究
            2.4.3.1 ESO改性白炭黑/橡胶混炼胶中的填料网络结构分析
            2.4.3.2 ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的静态机械性能分析
            2.4.3.3 ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的动态机械性能分析
    2.5 本章小结
第三章 低环氧度环氧大豆油在白炭黑/橡胶复合材料中的应用研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要原料和实验仪器
        3.2.2 测试与表征
    3.3 样品制备工艺及实验配方
        3.3.1 L-ESO的带制备
        3.3.2 L-ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的制备
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 L-ESO的化学结构表征
        3.4.2 L-ESO改性白炭黑/橡胶混炼胶的硫化特性研究
        3.4.3 L-ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的性能研究
            3.4.3.1 L-ESO改性白炭黑/橡胶混炼胶中的填料网络结构分析
            3.4.3.2 L-ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的静态机械性能分析
            3.4.3.3 L-ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的动态机械性能分析
        3.4.4 硫磺用量对L-ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的性能影响研究
            3.4.4.1 硫磺用量对L-ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的静态机械性能的影响
            3.4.4.2 硫磺用量对L-ESO改性白炭黑/橡胶复合材料的动态机械性能的影响
    3.5 本章小结
第四章 双环氧丙基多硫醚的制备及在白炭黑/橡胶复合材料的应用研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 主要原料和实验仪器
        4.2.2 测试与表征
    4.3 样品制备工艺及实验配方
        4.3.1 BEP的制备
        4.3.2 BEP化学改性白炭黑的制备
        4.3.3 BEP改性白炭黑/橡胶复合材料的制备
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 TESPT改性白炭黑时生成的VOCs表征分析
        4.4.2 BEP的化学结构表征
            4.4.2.1 BEP的核磁图谱分析
            4.4.2.2 BEP的傅里叶变换红外光谱分析
            4.4.2.3 BEP的质谱分析
        4.4.3 BEP对白炭黑的表面修饰研究
            4.4.3.1 BEP改性白炭黑的傅里叶变换红外光谱分析
            4.4.3.2 BEP改性白炭黑的X射线光电子能谱分析
            4.4.3.3 BEP改性白炭黑的热失重分析
        4.4.4 BEP改性白炭黑/橡胶混炼胶的硫化特性研究
        4.4.5 BEP改性白炭黑/橡胶复合材料的性能研究
            4.4.5.1 BEP改性白炭黑/橡胶混炼胶中的结合胶含量分析
            4.4.5.2 BEP改性白炭黑/橡胶混料胶中的填料网络结构分析
            4.4.5.3 BEP改性白炭黑/橡胶复合材料的静态机械性能分析
            4.4.5.4 BEP改性白炭黑/橡胶复合材料的动态机械性能分析
    4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师介绍
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]防老剂挥发性及其轮胎胶料气味的研究[J]. 高杨,张进,李锋伟,唐志民.  橡胶工业. 2019(10)
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[3]茶多酚对白炭黑/NR复合材料高温疲劳性能的影响[J]. 孙学红,崔宝平,孙举涛.  弹性体. 2016(04)
[4]三元乙丙橡胶配方设计研究进展[J]. 孔德忠.  绝缘材料. 2016(02)
[5]氧化石墨及硅烷偶联剂改性氧化石墨填充环氧树脂复合材料性能研究[J]. 李松荣,王爱国,王龙,杨其,向章,曾琼,曹燊钊.  塑料科技. 2015(06)
[6]KH560改性纳米二氧化钛对环氧涂层性能影响[J]. 何毅,陈春林,钟菲,范毅,徐中浩.  材料科学与工艺. 2014(06)
[7]轮胎橡胶工厂炼胶烟气治理[J]. 元晓斌,张文元.  河南化工. 2014(10)
[8]茶多酚改性天然胶乳复合材料的制备及性能研究[J]. 屈洁昊,杜明亮,徐从升,邹美玲,朱罕,傅雅琴.  特种橡胶制品. 2013(01)
[9]基于微观结构的白炭黑性能分析[J]. 刘建路,张启林,梁金龙,潘玉强.  中国粉体技术. 2012(04)
[10]橡胶纳米增强中的逾渗行为及其机理[J]. 张立群,王振华,吴友平,吴丝竹.  合成橡胶工业. 2008(04)

博士论文
[1]纳米二氧化硅的表面修饰及其对天然橡胶复合材料结构与性能的影响[D]. 郑骏驰.北京化工大学 2018
[2]高性能橡胶纳米复合材料的制备及结构性能研究[D]. 叶欣.北京化工大学 2010

硕士论文
[1]大分子表面改性剂改性白炭黑对绿色轮胎胎面胶性能的影响研究[D]. 孙连文.青岛科技大学 2015
[2]植物多酚对橡胶/填料复合材料界面与性能的影响[D]. 徐从升.浙江理工大学 2013
[3]偶联剂对FRP/FRIM复合材料界面粘结强度的影响[D]. 鲍睿.武汉理工大学 2010



本文编号：3734741