酚醛改性淀粉/天然橡胶复合材料的制备及在胎面胶中的应用

摘要

据专利报道用玉米淀粉部分替代炭黑、白炭黑这样的传统填料可以改善胎面胶料的牵引性能和滞后损失，降低滚动阻力。本文采用乳液共沉法（LCM）制备淀粉/天然橡胶复合材料和淀粉/炭黑/天然橡胶复合材料，并在其中加入改性剂以强化淀粉与橡胶基体的界面，研究了淀粉/天然橡胶和淀粉/炭黑/天然橡胶复合材料的各项静态和动态性能。 本论文首先采用自制酚醛（RF）改性淀粉糊，通过乳液共混法（LCM）制备了改性淀粉/天然橡胶（NR）复合材料，考察了RF改性淀粉用量（10-40phr）对天然橡胶复合材料性能的影响，结果表明，RF的加入提高了复合材料的各项力学性能；改性淀粉用量的增加提高了复合材料的300％定伸应力、邵尔A型硬度和动态模量，拉伸强度、扯断伸长率减小，撕裂强度先增大后减小；在淀粉用量为20phr时，加入3．6 phr RF进行改性后，复合材料的综合性能最好。 其次，比较了研究了RF改性20phr淀粉与相同体积分数的炭黑N330和Si-69改性白炭黑对天然橡胶复合材料性能的影响，结果表明，改性淀粉/NR复合材料的定伸应力小于炭黑/NR，大于白炭黑/NR，其拉伸强度和撕裂强度小于炭黑/NR和白炭黑/NR，耐磨性介于炭黑胶料与白炭黑胶料之间；DMTA结果表明改性淀粉/NR的动态拉伸模量与炭黑/NR接近，要高于白炭黑/NR；与炭黑和白炭黑相比，改性淀粉提高了材料的抗湿滑系数。 最后，将改性淀粉以5份等量替代炭黑在胎面胶中进行了应用研究，结果表明：与直接共混法（DCM）法制备的淀粉/炭黑/NR复合材料相比，LCM法制备的淀粉/炭黑/NR复合材料拉伸强度、定伸应力、撕裂强度提高，扯断伸长率有所下降，定形变下的60℃动态损耗降低，动态压缩生热有所增加，耐磨性、耐切割性提高，抗湿滑系数相差不大；与未改性淀粉/炭黑/NR复合材料相比，RF改性淀粉/炭黑/NR复合材料的定伸应力、拉伸强度、撕裂强度有所提高，定形变下的60℃动态损耗提高，动态压缩生热有所降低，耐磨性、耐切割性提高，抗湿滑系数下降；与炭黑胶相比，RF改性淀粉/炭黑/NR复合材料的综合力学性能略有降低，定形变下的60℃动态损耗降低，动态压缩生热有所增加，耐磨性、耐切割性下降，抗湿滑系数提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题简介

1.3橡胶填充补强剂

1.4淀粉简介

1.4.1淀粉的分子结构

1.4.2淀粉种类和性质

1.4.3淀粉的糊化与淀粉糊的性质

1.4.4淀粉的改性

1.5淀粉在橡胶中的研究进展

1.5.1淀粉应用于橡胶的工业化产品

1.5.2国内外最新研究进展

1.6酚醛树脂对淀粉和橡胶的交联作用

1.7轮胎用填料的简介

1.7.1绿色轮胎简介

1.7.2轮胎用填料新进展

1.8本课题的前期研究成果

1.9论文选题的目的、意义和创新

第二章 实验部分

2.1实验原材料及配方

2.1.1原材料

2.1.2实验配方

2.2实验设备及测试仪器

2.3实验工艺

2.3.1技术路线1-乳液共混法(LCM)

2.3.2技术路线2-直接共混法(DCM)

2.3.3淀粉/炭黑/橡胶复合材料的制备

2.4性能测试及表征方法

2.4.1硫化性能测试

2.4.2硫化胶的静态力学性能测试

2.4.3混炼胶、硫化胶的动态性能测试

2.4.4动态生热测试

2.4.5磨耗性能测试

2.4.6硫化胶密度的测定

2.4.7磨耗面观察

2.4.8抗湿滑测试

2.4.9耐切割测试

2.5数据处理

第三章 结果与讨论

3.1改性淀粉用量对淀粉/NR复合材料的影响

3.1.1硫化特性及混炼胶的RPA分析

3.1.2静态力学性能分析

3.1.3硫化胶的动态性能分析

3.1.4抗湿滑性能分析

3.2改性淀粉/NR与炭黑/NR和白炭黑/NR复合材料性能的比较

3.2.1硫化特性及混炼胶的RPA分析

3.2.2静态力学性能分析

3.2.3硫化胶的动态性能分析

3.2.4耐磨性能分析

3.2.5动态压缩生热

3.2.6抗湿滑性能分析

3.3淀粉/NR复合材料在胎面胶中的研究

3.3.1硫化特性及混炼胶的RPA分析

3.3.2静态力学性能分析

3.3.3硫化胶的动态性能

3.3.4动态压缩生热

3.3.5耐磨性能

3.3.6耐切割性能分析

3.3.7抗湿滑性能分析

第四章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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