封端型巯基硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑补强丁苯橡胶中的性能研究

摘要

工业生产中的环境保护问题与可持续发展问题得到了人们越来越多的关注,轮胎橡胶领域的发展趋势之一即是用新型无机填料代替传统填料炭黑.无机填料的代表是白炭黑,白炭黑的制造不依赖于石油,而且填充白炭黑的轮胎比炭黑填充轮胎行驶能耗更低. 白炭黑填充橡胶良好性能的获得有赖于硅烷偶联剂的使用.据此,本论文从分子设计入手,在传统橡胶用含硫硅烷偶联剂的基础上合成了新型封端型巯基硅烷偶联剂,并应用于白炭黑补强丁苯橡胶体系,研究了这种新型偶联剂对硫化橡胶物理性能的影响. 利用氯丙基三甲氧基硅烷和乙基黄原酸钾合成了乙基黄原酸酯基三甲氧基硅烷(EXS);利用氯丙基三甲氧基硅烷、二硫化碳和苯合成了苯基二硫代羧酸酯基三甲氧基硅烷(DTS).应用气相色谱质谱和红外光谱表征了它们的分子结构.用EXS偶联剂对白炭黑表面改性,然后制得白炭黑丁苯橡胶复合材料.应用拉伸性能测试、撕裂性能测试、硬度测试和动态力学分析研究了复合材料的物理性能.添加了EXS的硫化胶体系具有良好的力学性能,拉伸强度达到20.9MPa,撕裂强度达到575N/cm,在0℃下的损耗因子值为0.33,在60℃下的损耗因子值为0.17.以上各项测试表明乙基黄原酸酯基硅烷在白炭黑补强丁苯橡胶体系中有良好的偶联效果,制得的硫化胶具有良好的抗湿滑性和较低的滚动阻力,具有应用于轮胎橡胶的潜力.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1低滚动阻力高抗湿滑性橡胶

1.1.1滚动阻力和抗湿滑性与橡胶黏弹性的关系

1.1.2材料设计要点

1.2硅烷偶联剂的特性及用途

1.2.1硅烷偶联剂概论

1.2.2硅烷偶联剂的作用机理

1.2.3新型硅烷偶联剂的发展

1.3硅烷偶联剂在橡胶中的应用

1.3.1橡胶的补强填充体系

1.3.2橡胶体系中的硅烷偶联剂

1.4课题的提出

第二章封端型巯基硅烷的合成与表征

2.1实验原料与仪器

2.2合成工艺

2.2.1黄原酸酯基硅烷偶联剂的合成

2.2.2二硫代羧酸酯类硅烷偶联剂的合成

2.3封端型巯基硅烷偶联剂的结构分析

2.3.1黄原酸酯基硅烷偶联剂的结构确定

2.3.2二硫代羧酸酯类硅烷偶联剂的结构确定

第三章白炭黑/硅烷偶联剂增强SBR的机械性能

3.1实验原料与仪器

3.2填料增强SBR复合材料的制备与测试

3.2.1无机填料的预处理

3.2.2填料增强SBR混炼胶的制备

3.2.3填料增强SBR硫化胶的制备

3.2.4测试方法

3.3拉伸性能

3.3.1填料对拉伸性能的影响

3.3.2偶联剂对拉伸性能的影响

3.4撕裂强度

3.5硬度与定伸应力

3.6动态力学性能

第四章主要结论与前景展望

4.1主要结论

4.2前景展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致 谢