天然橡胶/溶聚丁苯橡胶复合材料的结构与性能的研究

摘要

随着汽车工业水平的迅猛发展和全球范围内生态环境保护意识尤其是大气环保意识的大幅度提高,人们对于轮胎具备综合性能的要求也大幅提升。滚动阻力低、耐磨性能优异和良好的湿滑路面抓着性能成为制备具有优异综合性能胎面胶材料的关键着眼点,而这些性能又与胎面胶材料的组成密不可分。因此,本课题主要从橡胶基体、填料体系和硅烷偶联剂等方面研究了这些因素对于天然橡胶与丁苯橡胶的相容性以及天然橡胶/溶聚丁苯橡胶复合材料结构与性能的影响,以期为高性能载重轮胎胎面胶的制备与应用提供指导。
　　(1)对比研究了天然橡胶分别与乳聚丁苯橡胶共混并用的相容性差异,结果表明:相比于ESBR,SSBR与NR具有更好的共混相容性,SBR中乙烯基单元的含量对两者相容性的影响显著。
　　(2)研究了基体橡胶并用比NR/SSBR胶料性能的影响。结果表明:增加SSBR的用量会导致胶料的硫化速率降低,减小硫化胶的拉伸强度和撕裂强度,同时,提高胶料的耐磨性能,降低动态压缩生热,填料的分散性明显改善,NR/SSBR(60/40)胶料具有较好的综合性能。
　　(3)分别研究了不同白炭黑填充NR/SSBR复合材料的性能和炭黑/白炭黑并用增强对材料结构与性能的影响。结果表明:四种白炭黑体系下,白炭黑1165MP填充混炼胶的硫化速率最快,硫化胶撕裂强度和300％定伸应力均最高,胶料的滚动阻力和动态压缩生热均最低。白炭黑填充NR/SSBR胶料的填料分散性、定伸应力和压缩生热在一定程度上具有较好的相关性;炭黑/白炭黑并用体系下,白炭黑用量为15phr时,混炼胶结合胶含量最高,填料网络化程度低,整体分散均匀;硫化胶的交联密度和300％定伸应力提高,胶料的滚动阻力和动态压缩生热最低。
　　(4)对两种不同硅烷偶联剂作用下白炭黑填充胶料的性能进行了对比。结果表明:白炭黑与SSBR具有更强的亲和性;两种偶联剂均使结合胶含量增大,明显改善填料分散性。Si69体系的结合胶含量较高,填料分散更均匀,胶料具有更低的动态压缩生热和更好的抗湿滑性能;Si747体系下胶料的耐磨性更好。

目录

声明

摘要

主要缩写符号说明

第一章 绪论

1．1 课题来源

1．2 课题背景

1．3 天然橡胶与丁苯橡胶

1．3．1 天然橡胶的概述

1．3．2 丁苯橡胶的概述

1．4 橡胶的共混改性

1．5 天然橡胶／丁苯橡胶复合材料的性能研究

1．6 白炭黑／溶聚丁苯橡胶复合材料的研究

1．7 填料的并用胶中的分布及表征

1．7．1 填料分布的影响因素

1．7．2 填料分布的表征方法

1．8 本课题研究的内容、目的与意义

1．8．1 课题研究的内容

1．8．2 课题研究的目的与意义

1．9 课题的创新点

第二章 实验部分

2．1 实验原材料与配方

2．1．1 实验原材料

2．1．2 实验配方

2．2 实验所用设备与仪器

2．3 实验工艺

2．3．3 白炭黑／炭黑／天然橡胶／溶聚丁苯橡胶复合材料的制备

2．4 材料性能测试与表征方法

2．4．1 混炼胶的测试

2．4．2 硫化胶的测试

第三章 结果与讨论

3．1 天然橡胶与丁苯橡胶的相容性研究

3．1．1 NR／ESBR与NR／SSBR硫化胶的动态力学性能

3．1．2 NR／ESBR与NR／SSBR硫化胶的基本力学性能

3．1．3 不同配比下NR／SSBR硫化胶的动态力学性能

3．1．3 小结

3．2 基胶并用比对天然橡胶／溶聚丁苯橡胶性能的影响

3．2．1 硫化特性

3．2．2 混炼胶的应变扫描分析

3．2．3 物理力学性能

3．2．4 硫化胶的动态粘弹性

3．2．5 压缩生热和耐磨性能

3．2．6 小结

3．3 填料体系对天然橡胶／溶聚丁苯橡胶复合材料性能的影响

3．3．1 不同种类白炭黑对NR／SSBR复合材料性能的影响

3．3．2 炭黑／白炭黑并用对NR／SSBR复合材料结构与性能的影响

3．4 硅烷偶联剂种类对NR／SSBR复合材料性能的影响

3．4．1 结合胶含量

3．4．2 白炭黑在NR／SSBR胶料中的相选择性分布分析

3．4．3 Payne效应-填料网络结构

3．4．4 混炼胶的门尼粘度

3．4．5 硫化特性

3．4．6 物理力学性能

3．4．7 动态力学性能

3．4．8 阿克隆磨耗与压缩生热

3．4．9 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及已发表的学术论文

作者和导师简介