绿色轮胎胎面胶SiO2/SSBR/BR复合材料的结构与性能研究

摘要

本课题从原材料选择及加工条件两方面对绿色轮胎的性能进行研究分析。白炭黑作为一种重要的橡胶补强填料，其用量仅次于炭黑，并且比炭黑补强的硫化胶具有更加优异的抗湿滑性能。同时，白炭黑表面由于聚集了大量的硅羟基，具有较大的极性，使其与溶聚丁苯橡胶和天然橡胶等非极性橡胶相容性较差，在橡胶中分散不好，容易团聚，从而影响了其补强作用。因此，我们通过选用不同的偶联剂并在不同改性温度下对白炭黑进行原位法改性来减弱白炭黑的聚集，改善硫化胶的性能。同时，我们还对比分析了不同结构白炭黑填充溶聚丁苯橡胶和不同牌号顺丁橡胶与溶聚丁苯橡胶并用对白炭黑分散性和硫化胶性能的影响。研究表明:
　　1)SiO2/SSBR/BR复合材料中，Si69的加入能较好的改善白炭黑分散，降低硫化胶的生热，并提高其动态力学性能，但耐切割性能变差，裂纹扩展速率也变大。在白炭黑热处理温度为140℃时，硫化胶的的物理机械性能最优，在160℃时，硫化胶的动态力学性能最优。KH550不能有效增强白炭黑和SSBR/BR并用胶间的相互作用力，硫化胶内填料仍聚集比较严重，滞后损失依然较高。KH580则使填料与橡胶间的相互作用力过大，硫化胶的动态力学性能得到大幅度提高，但也因硫化胶的交联密度过大，物理机械性能出现明显下降。
　　2)白炭黑DNS2在硫化胶内出现严重聚集，物理机械性能与动态力学性能均较差。白炭黑1165MP补强性能最佳，其填充的硫化胶拉伸强度最高，300％定伸应力最大，耐切割性能和抗湿滑性能良好，但滚动阻力性能与抗裂纹增长性能较差。WL180、VN3、T383三种白炭黑填充SSBR/BR硫化胶的物理机械性能差别不大，其中WL180在滚动阻力和抗裂纹扩展性能方面表现良好;VN3则能更好的平衡滚动阻力和抗湿滑性能;T383在橡胶中分散性差，综合性能欠佳。
　　3)在BR/SSBR并用比为25/75的硫化胶物理机械性能与动态力学性能中，镍系顺丁橡胶BR9000的表现与稀土顺丁橡胶并无明显差距，有些性能还要比一些稀土顺丁橡胶更加优良。稀土顺丁橡胶CB24表现出最好的综合性能。具有长链支化结构的Nd24EZ，则在直角撕裂强度和裂纹扩展速率方面表现优异。具有长链支化结构和高门尼粘度的Nd22EZ表现出最佳的滚动阻力和抗湿滑性能。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题背景与研究目的

1．2 绿色轮胎用橡胶材料研究进展

1．2．1 溶聚丁苯橡胶

1．2．2 顺丁橡胶

1．2．3 天然橡胶

1．3 绿色轮胎用白炭黑研究现状

1．3．1 白炭黑基本性质

1．3．2 白炭黑制备方法分类

1．3．3 白炭黑补强橡胶机理

1．3．4 白炭黑原位改性

1．4 研究目的与主要研究内容

1．5 课题创新点

第二章 实验部分

2．1 实验原材料

2．2 实验工艺及配方

2．2．1 不同硅烷偶联剂原位改性白炭黑补强SSBR／BR复合材料研究

2．2．2 不同结构白炭黑补强SSBR／BR复合材料性能研究

2．2．3 白炭黑补强SSBR与不同结构BR并用胶复合材料性能研究

2．3 实验设备及测试仪器

2．4 实验测试条件及表征方法

2．4．1 物理机械性能

2．4．2 动态力学性能

2．4．3 微观结构

2．4．4 结合胶含量测定

2．4．5 白炭黑粒度表征

2．4．6 裂纹扩展速率测试

第三章 硅烷偶联剂种类及改性温度对Si02／SSBR／BR复合材料性能影响

3．1 前言

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 混炼胶门尼粘度

3．2．2 拉伸、撕裂性能与硬度

3．2．3 耐动态切割性能

3．2．4 动态压缩生热性能

3．2．5 RPA测试分析

3．2．6 DMA测试分析

3．2．7 AFM表面形貌

3．2．8 疲劳裂纹扩展性能

3．3 本章小结

第四章 不同结构白炭黑补强SSBR／BR的复合材料性能研究

4．1 前言

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 白炭黑结构表征

4．2．2 结合胶测试

4．2．3 硫化特性

4．2．4 物理机械性能

4．2．5 RPA测试分析

4．2．6 DMA测试分析

4．2．7 SEM微观结构

4．2．8 疲劳裂纹扩展测试

4．3 本章小结

第五章 SSBR与不同牌号的BR并用的复合材料性能研究

5．1 前言

5．2 实验结果与讨论

5．2．1 顺丁橡胶结构表征

5．2．2 硫化特性

5．2．3 物理机械性能

5．2．4 RPA测试分析

5．2．5 DMA测试分析

5．2．6 TEM微观结构

5．2．7 疲劳裂纹扩展测试

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术文章

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