節(jié)能橡膠及有機覆層SiO2粉體的設(shè)計制備及結(jié)構(gòu)-性能研究.pdf

1、近年來,隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的提出及汽車工業(yè)向安全、舒適、節(jié)能化方向的發(fā)展,對輪胎的要求也逐年提高,在具有優(yōu)異耐磨性的同時也必須具有高抗?jié)窕阅芗暗蜐L動阻力特性,但這三項性能難以同時改善,必須從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計角度出發(fā)制備節(jié)能橡膠。此外,在輪胎工業(yè)中,白炭黑以其高補強、低生熱的特點而逐漸受到關(guān)注,但其具有的易團聚、與橡膠基體相親性差等缺點。因此,從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和納米填料增強兩個途徑提高填料在基體中分散性,增強填料與基體的親和性進而實現(xiàn)節(jié)能降

2、耗的目標是本論文的研究方向。
　　 論文的第一部分,從分子設(shè)計的角度出發(fā),研究了端基改性SSBR的制備、結(jié)構(gòu)表征與性能,通過陰離子聚合在活性鏈末端引入可以與白炭黑或炭黑反應(yīng)或相親的基團。其一,以多官能度有機鋰為引發(fā)劑,采用陰離子聚合法制備了星形溶聚丁苯橡膠(S-SSBR),在聚合反應(yīng)末期加入γ-氯丙基三甲氧基硅烷(CPTMO)進行封端反應(yīng),得到分子鏈端帶有烷氧基的星形溶聚丁苯橡膠(AS-SSBR)。通過核磁譜圖對其進行表征并計算

3、了封端率。AS-SSBR經(jīng)白炭黑-炭黑補強后,高分辨率透射電鏡(HRTEM)和X射線能譜儀觀察結(jié)果顯示填料在基膠中的分散性明顯改善,膠料的物理機械性能提高,且在保持高抗?jié)窕缘耐瑫r生熱和滯后損失顯著降低,其綜合性能優(yōu)異,AS-SSBR是一種顯著節(jié)能的彈性體材料。其二,以正丁基鋰與1,1-二苯基乙烯加成制得的1,1-二苯基己基鋰(DPHL)為引發(fā)劑,采用陰離子聚合法合成出了線性SSBR,再通過SnCl4偶聯(lián)得到分子鏈末端帶大體積基團的偶聯(lián)

4、型聚合物。分子鏈末端引入與炭黑具有良好相親性的苯環(huán)基團,大大增強了炭黑-基體的相互作用,改善了炭黑的分散性。由于SnCl4的偶聯(lián)作用及大體積基團對分子鏈自由末端的鈍化作用,復(fù)合材料松弛時間延長,滯后損失明顯降低,可以實現(xiàn)高抗?jié)窕院偷蜐L動阻力的平衡,也可作為一種新型的節(jié)能胎面用膠。
　　 論文的第二部分,研究了偶聯(lián)劑用量對白炭黑-炭黑填充星形SSBR物機性能、動態(tài)力學性能的影響,觀察了納米填料在膠料中的分散狀態(tài),并與白炭黑-炭黑

5、填充鏈端烷氧基星形SSBR進行比較,以揭示白炭黑粒子鍵接于星形SSBR分子鏈任意位置和末端對膠料結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著偶聯(lián)劑用量(硅氧烷基團物質(zhì)的量)的增加,星形SSBR復(fù)合材料和端烷氧基星形SSBR的定伸應(yīng)力、強度均升高,兩種復(fù)合材料的扯斷伸長率、壓縮疲勞溫升均顯著降低。當復(fù)合材料中硅氧烷基團的物質(zhì)的量相同時,白炭黑和炭黑填充鏈端烷氧基星形SSBR復(fù)合材料定伸應(yīng)力和0℃tanδ值的增幅、壓縮疲勞溫升和60℃tanδ值的降幅較大

6、,納米填料的分散性、分布均勻性也明顯優(yōu)于星形SSBR復(fù)合材料。白炭黑鍵接在橡膠分子鏈的末端會使其復(fù)合材料具有更優(yōu)異的納米填料分散性、高抗?jié)窕阅芎偷蜐L動阻力特性。
　　 論文的第三部分,研究了有機化SiO2粒子表面接枝聚異戊二烯復(fù)合粒子的制備、表征及其填充天然橡膠(NR)的性能。首先用硅烷偶聯(lián)劑KH570對其表面有機化,在粒子表面引入可以發(fā)生聚合反應(yīng)的C=C,采用氧化-還原引發(fā)體系于界面引發(fā),以自由基乳液聚合的方法制備有機化Si