论文部分内容阅读
以溶聚丁苯橡胶（SSBR）为基体，白炭黑（SiO2）为补强填料组成的橡胶材料，具有高抗湿滑性、良好的耐磨性、低滚动阻力、低噪声、安全、节能、环保等特性，是理想的轮胎用胶，但是白炭黑在非极性橡胶基体中容易团聚，难以均匀分散。向SSBR分子链中引入环氧基团，增强橡胶基体与填料之间的相互作用并实现白炭黑在SSBR中的均匀分散是本论文的研究重点。 以H2O2、HCOOH为过氧甲酸氧化体系对溶聚丁苯橡胶进行环氧化改性。采用化学滴定法测定了溶聚丁苯橡胶的环氧化程度，并用核磁共振（1H-NMR）、红外吸收光谱（FT-IR）、凝胶色谱（GPC）对环氧化溶聚丁苯橡胶的化学结构和分子量及分子量分布进行了表征。结果表明，环氧化反应主要发生于丁二烯链段碳碳双键上，其环氧化活性顺序为：反式1,4结构＞顺式1,4结构＞＞1,2结构；随H2O2用量增加，环氧度先增大后减小；随HCOOH用量增加，反应时间延长，反应温度升高，环氧度都有增大趋势，但同时伴随交联副反应，当环氧度大于33％时，ESSBR严重交联；最佳环氧化反应条件：n(H2O2)/n(C=C)为0.5~1，n(HCOOH)/n(C=C)为1~2，反应时间2~3 h，反应温度40~50℃。 研究了经白炭黑补强的不同环氧度溶聚丁苯橡胶混炼胶及硫化胶的性能。结果表明，随环氧度从0%到14.73%增大，生胶门尼粘度增大；ESSBR分子链中的环氧基团与SiO2粒子表面的硅羟基反应形成稳定的化学键，并抑制SiO2粒子的团聚，促进其均匀分散，当环氧度为6.87%时，SiO2在ESSBR中的分散性最好；随环氧度增大，混炼胶的焦烧时间延长，正硫化时间缩短，最小扭矩减小，最大扭矩先增大后减小，硫化胶的拉伸强度和耐磨性能先增大后减小，断裂伸长率降低，100%和300%定伸强度增大，玻璃化转变温度升高，0℃tanδ值显著增大，抗湿滑性增强，60℃tanδ值略有增加，滚动阻力增大。SSBR经环氧化改性后综合性能提高，环氧度在6.87%~8.51%范围内时，SiO2/ESSBR复合材料的综合性能最优。 对比研究了环氧化本征改性与硅烷偶联剂Si69改性对SiO2/SSBR复合材料性能的影响。结果表明，环氧化本征改性与硅烷偶联剂 Si69改性都能有效的改善白炭黑的分散性，硅烷偶联剂Si69是通过SiO2偶联隔离表面削弱填料-填料间的作用力实现白炭黑均匀分散的，对复合材料的综合性能提高不明显，而环氧化本征改性可以增强填料-橡胶基体之间的相互作用，能得到硫化性能、力学性能、耐磨性、抗湿滑性和滚动阻力等综合性能更加优异的SiO2/SSBR复合材料。