端基聚丁二烯与硅烷协同改性白炭黑增强天然橡胶的结构与性能
填料分散和填料-橡胶之间相互作用决定着材料的最终性能。二氧化硅由于其具有良好的补强性能，使橡胶复合材料具有优异的动静态力学性能，特别是降低滚阻方面。由于表面高极性的白炭黑，从而导致二氧化硅之间的相互作用力大于颗粒与橡胶基体间相互作用，容易形成团聚体，难以在橡胶中均匀分散。且高极性的颗粒与非极性的橡胶基体相容性较差，导致橡胶性能差，需要对其表面进行处理来降低二氧化硅颗粒间相互作用力，提高二氧化硅在橡胶材料中的分散。 本研究中，第二章采用新型三乙氧基硅烷封端液体聚丁二烯(TTPB)直接对二氧化硅进行原位改性，制备出不同用量的TTPB改性二氧化硅/橡胶复合材料。实验结果表明，TTPB能够改善二氧化硅的分散性，提高了胶料的机械性能和耐磨性，其中当TTPB的用量为5份时，胶料滚动阻力较小，动态力学性能有明显提升。 第三章中，利用TTPB和γ-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)之间的巯基-烯点击反应，通过控制TTPB中乙烯基与MPTES中巯基的摩尔比(1∶1、1∶2、1∶4)协同改性二氧化硅，从而调节二氧化硅/橡胶相互作用。根据测试结果分析，当TTPB与MPTES的基团摩尔比为1∶1的TM1-NR复合材料具有优异的静态和动态特性。当TTPB与MPTES的并用比过大，反而导致二氧化硅由于接枝链过于密集，而且MPTES改性基团仅有烷氧基，其并不能全部作用于改性二氧化硅，致使改性二氧化硅的效果较差，TTPB与MPTES的基团摩尔比为1∶4的TM4-NR橡胶复合材料的综合性能较差。 第四章中，使用TTPB与Si747不同基团比(1∶1、1∶2)协同改性二氧化硅，Si747其自身具有两条由聚醚和聚烯烃组成的长链，可以对二氧化硅表面的硅烷醇基团表现出物理吸附和屏蔽作用，避免了上一章中MPTES仅有较短的乙氧基以及二氧化硅较大的体积效应导致巯基偶联剂改性基团并不能全部作用于改性二氧化硅，改性效果下降的影响。研究了二者不同基团比对二氧化硅分散和橡胶性能的影响，明确了两者并用产生的协同作用机制。实验结果表明，由于TTPB和Si747的协同作用，TTPB与Si747的摩尔比为1∶2的TS2能够使二氧化硅颗粒相互连接又不至于形成一个大的填料网络，有效的促进二氧化硅的分散性。此外，还建立了二氧化硅和橡胶间的化学结合，从而形成强烈的界面作用，可以有效提高材料的300％定伸强度和增强因子，增强了胶料的耐磨性能，与其他样品相比，TS2-NR橡胶复合材料60℃的tanδ值最低，滚动阻力最小。
天然橡胶;三乙氧基硅烷;聚丁二烯;白炭黑;二氧化硅;力学性能
北京化工大学
硕士
材料工程
吴友平;刘豫皖
2021
中文
TQ332
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）