ZDMC促进剂活化丁苯橡胶硫化过程的理论研究
硫化胶难溶于溶剂使得在橡胶的硫化过程中难以通过实验手段捕捉硫化反应的中间体。因此，橡胶的硫化过程的反应机制至今仍未清晰。而了解橡胶硫化过程的反应机制对于设计新型硫化促进剂以及复合胶极为重要，因此我们的工作采用计算化学的手段研究了锌促进剂活化丁苯橡胶（SBR）硫化过程的化学和物理变化。为阐明二硫代氨基甲酸锌（ZDMC）硫磺硫化丁二烯-苯乙烯橡胶的机理，采用密度泛函理论（DFT）方法研究了ZDMC介导的橡胶硫化过程的硫化诱导和硫化周期的性质。提出了在硫化诱导期通过双分子ZDMC热解硫的机理，其中插入硫以产生活性硫化剂。计算结果表明，硫化活性剂与橡胶分子单链反应生成过硫醇交联前体，ZDMC在硫化过程中可促进交联前体交联形成硫化胶。 同时，实验和分子动力学（MD）模拟方法研究了不同基团官能化的ZDMC硫化促进剂在活化SBR硫化过程中的作用。这部分研究重点是主体SBR和客体ZDMC硫化促进剂之间的相互作用。测试了ZDMC/SBR、ZDC/SBR和ZDBC/SBR复合体系的机械性能，构建了ZDMC-R（R=-CH3、-CH2CH3、-C(CH3)3、-CF3、-OH、-COOH、-NH2）/SBR组合物分析不同二硫代氨基甲酸锌类促进剂对硫化胶力学性能的影响。均方位移（MSD）、自由体积分数（FFV）等分析表明了空腔体积和主体-客体之间的氢键相互作用是影响SBR复合材料硫化性能和机械特性的的关键因素。MD结果表明，与传统的ZDMC促进剂相比，ZDMC-NH2/SBR橡胶体系具有更好的动态力学性能和拉伸强度。 该工作建立了Zn(Ⅱ)活化硫磺硫化的机理，为橡胶硫化促进剂的开发提供了理论依据。同时，为解橡胶复合材料机械性能与SBR-ZDMC主客体的关系提供重要的见解。
丁苯橡胶;硫化过程;ZDMC促进剂
北京化工大学
硕士
化学
李晓林;刘力;雷鸣
2022
中文
TQ330.1;TB332
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）