间苯二酚树脂粘合体系在天然橡胶中的作用机理

摘要

在轮胎工业中，尤其是在全钢子午线轮胎中，橡胶与金属的粘合技术成为重点研究的课题。虽然间甲白体系是目前应用最广泛的粘合体系，但其粘合机理并不明确，而且加工中仍存在一些发烟，迟缓硫化等问题。本文以此为研究背景，以间苯二酚与六甲氧基甲基密胺(HMMM)为重点，探究间苯二酚树脂在天然橡胶中的作用机理，以及胶料中硫化体系等其他配合体系对粘合性能的影响，并以此为理论基础，合成粘合性能良好的间苯二酚树脂预聚体。 1. 首先以天然橡胶为反应介质，不加入其他加工助剂，仅仅加入炭黑、间苯二酚和HMMM，其次采用实际生产配方，通过改变间苯二酚与HMMM的用量，考察上述两种条件下，间甲白体系在天然橡胶中的作用规律。结果表明：在天然橡胶基体中，当间苯二酚/HMMM的相对用量比中HMMM的量多于0.29mol时，二者反应能够生成体型结构的间苯二酚树脂；在本实验所采用的实际生产配方中，间苯二酚/HMMM粘合体系的最佳配比为1.5/5(phr)(1:1(mol:mol))。 2. 结合上述1的结果，采用实际生产配方，通过探究促进剂种类与用量，硫黄种类与用量，防老体系中防老剂的种类，补强体系白炭黑用量对间苯二酚/HMMM体系粘合性能的影响，分析各体系在天然橡胶中的作用机理。结果表明：用量相同的噻唑类促进剂粘合性能优于次磺酰胺类；使用普通硫黄的粘合力大于使用不溶性硫黄OT20的粘合力。胺类防老剂RD的胶料比非胺类防老剂264的胶料硫化速度快，粘合性能好。白炭黑用量为10份时，白炭黑对硫化的迟缓作用与白炭黑对树脂的催化作用程度相当，使得橡胶分子链的硫化速率与间苯二酚树脂网络的生成速率正好同步，此时橡胶网络与树脂网络正好形成互穿网络结构，两者之间作用力最大，当然此时的抽出力表现的也最大。 3. 制备了间苯二酚树脂预聚体R-3M-1和R-3M-2。以间苯二酚与HMMM为原料，对甲苯磺酸为催化剂，反应温度为150℃，分别在乙二醇和水两种溶剂中合成两种间苯二酚树脂。结果表明：以乙二醇为溶剂，在常压条件下合成的间苯二酚树脂与以水为溶剂在高压反应釜中合成的间苯二酚树脂在加工过程中均不存在发烟现象，而且粘合性能与间苯二酚和市售的间苯二酚树脂(SL3020)的关系为：间苯二酚-HMMM体系>R-3M-1(2)/HMMM体系>SL3020-HMMM体系。

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前 言

第一章 绪论

1.1 轮胎结构

1.2 粘合体系

1.2.1 粘合剂

1.2.2 间甲白粘合体系

1.2.3 其它粘合体系

1.2.4 六大粘合理论

1.3 天然橡胶与钢丝粘合机理

1.3.1 天然橡胶

1.3.2 粘合界面的生成

1.3.3 酚醛树脂的作用机理

1.4 其它非粘合体系对粘合性能的影响

1.4.1 硫化体系

1.4.2 补强体系对粘合性能的影响

1.4.3 防老体系对粘合性能的影响

1.5 新型粘合树脂

1.5.1 酚醛类粘合树脂

1.5.2 酚醛树脂的合成

1.6 本课题研究目的，内容，创新点

1.6.1 课题研究目的和意义

1.6.2 课题研究内容与创新点

第二章 实验部分

2.1 实验原料

2.2 实验仪器与设备

2.3 混炼胶的制备

2.4 混炼胶的硫化

2.5 性能测试

2.5.1 硫化特性测试

2.5.2 门尼粘度测试

2.5.3 DSC分析

2.5.4 力学性能测试

2.5.5 粘合性能测试

2.5.6 耐老化性能测试

2.5.7 动态力学性能分析

2.5.8 凝胶含量的测定

2.5.9 硫化胶交联密度测定

2.5.10 SEM分析

第三章 间苯二酚/HMMM粘合体系在天然橡胶基体中的作用规律

3.1 间苯二酚/HMMM在天然橡胶基体中的作用特点

3.1.1 胶料的制备及性能测试

3.1.2 混炼胶的“硫化”特性

3.1.3“硫化胶”的力学性能

3.1.4 混炼胶的DSC分析

3.1.5“硫化胶”的凝胶含量

3.1.6“硫化胶”的红外光谱图

3.1.7 小结

3.2 间苯二酚/HMMM在实际生产配方中的反应特点

3.2.1 胶料的制备及性能测试

3.2.2 混炼胶的硫化特性

3.2.3 硫化胶的交联密度

3.2.4 硫化胶的力学性能

3.2.5 硫化胶与钢丝间的粘合性能

3.2.6 硫化胶热氧老化后的粘合性能

3.2.7 硫化胶的动态力学性能

3.2.8 小结

3.3 HMMM用量对粘合性能的影响

3.3.1 胶料的制备及性能测试

3.3.2 混炼胶的硫化特性

3.3.3 硫化胶的交联密度

3.3.4 硫化胶的力学性能

3.3.5 硫化胶的动态力学性能

3.3.6 硫化胶与钢丝帘线间的粘合性能

3.3.7 胶料热氧老化后的粘合性能

3.3.8 小结

第四章 其它体系对粘合性能的影响

4.1 硫化体系对粘合性能的影响

4.1.1 硫化体系中促进剂种类对粘合性能的影响

4.1.2 硫化体系中促进剂NOBS用量对粘合性能的影响

4.1.3 硫化体系中硫黄种类对粘合性能的影响

4.1.4 硫化体系中硫黄用量对粘合性能的影响

4.2 防老体系防老剂种类对粘合性能的影响

4.2.1 胶料的制备及性能测试

4.2.2 混炼胶的硫化特性

4.2.3 硫化胶的交联密度

4.2.4 硫化胶的力学性能

4.2.5 硫化胶与钢丝间的粘合性能

4.2.6 胶料热氧老化后的粘合性能

4.2.7 小结

4.3 补强体系中白炭黑用量对粘合性能的影响

4.3.1 胶料的制备及性能测试

4.3.2 混炼胶的硫化特性

4.3.3 硫化胶的交联密度

4.3.4 硫化胶的力学性能

4.3.5 硫化胶与钢丝帘线间的粘合性能

4.3.6 小结

第五章 间苯二酚树脂预聚体的制备及其应用

5.1 乙二醇为介质制备间苯二酚树脂预聚体（R-3M-1)

5.1.1 预聚体R-3M-1的制备

5.1.2 R-3M-1的结构表征

5.1.3 预聚体R-3M-1的应用

5.1.4 小结

5.2 水为介质制备间苯二酚树脂预聚体（R-3M-2)

5.2.1 预聚体R-3M-2的制备

5.2.2 R-3M-2的结构表征

5.2.3预聚体R-3M-2的应用

5.2.4 小结

结论

参考文献

致谢

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