環(huán)氧化天然橡膠對累托石-SBR和白炭黑-SSBR兩類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響研究.pdf

1、環(huán)氧化天然橡膠(ENR)是含有環(huán)氧基團的極性橡膠，具有優(yōu)異的氣密性，與無機填料如硅酸鹽的相互作用強烈，甚至可以與白炭黑等發(fā)生反應(yīng)。因此本課題研究內(nèi)容主要分兩方面:(1)ENR50對累托石/丁苯橡膠(SBR)納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能，尤其是氣密性的影響;(2)ENR50對白炭黑改性及其對白炭黑/SSBR復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　 首先通過乳液復(fù)合法制備了累托石/ENR50納米復(fù)合材料，TEM觀察表明:累托石片層在ENR50中

2、呈納米級分散。隨著累托石含量增加，納米復(fù)合材料的定伸應(yīng)力提高，但其拉伸強度、撕裂強度和氣密性變化不大。
　　 其次研究了ENR50對乳液復(fù)合法制備的累托石/SBR納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能，特別是氣密性的影響。制備累托石/SBR/ENR50納米復(fù)合材料的可行性依據(jù)是通過對SBR/ENR50并用膠性能的研究發(fā)現(xiàn)SBR和ENR50可以用硫磺硫化體系共硫化，并且ENR50可以使SBR硫化速度加快，拉伸強度、撕裂強度和氣密性明顯提高。通過動

3、態(tài)熱機械分析(DMTA)發(fā)現(xiàn)SBR和ENR50共混后形成兩相結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在累托石/SBR/ENR50納米復(fù)合材料中也存在，對不含任何填料的SBR/ENR50共混膠進行TEM觀察后發(fā)現(xiàn)隨著ENR50含量增加，ENR50相最初以球形和橢圓形分散在SBR相中，接著ENR50聚集成長條狀，當(dāng)ENR50含量為50phr時兩種膠形成共連續(xù)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，累托石/SBR/ENR50納米復(fù)合材料的透氣系數(shù)隨ENR50含量增加非線性降低是由ENR50含

4、量和相結(jié)構(gòu)決定的，并且具備優(yōu)異氣密性的累托石/SBR/ENR50納米復(fù)合材料可以被認為是有潛力用來制備輪胎內(nèi)胎或者無內(nèi)胎輪胎氣密層的材料。
　　 然后將ENR50對累托石/SBR納米復(fù)合材料的改性效果與界面劑丁吡橡膠(VPR)進行了比較。因為在用乳液復(fù)合法制備累托石/SBR納米復(fù)合材料過程中，常用丁吡橡膠(VPR)作為界面劑增強SBR與累托石之間的界面結(jié)合。通過ENR50和VPR對累托石/SBR納米復(fù)合材料性能影響的研究發(fā)現(xiàn)，與

5、VPR不同，ENR50并不能改善累托石的分散情況。另外，加入ENR50和VPR都能使累托石/SBR納米復(fù)合材料的硫化速度加快，拉伸強度、定伸應(yīng)力、硬度、撕裂強度和氣密性提高，并且在累托石/SBR納米復(fù)合材料中同時加入ENR50和VPR時性能提高更加明顯。DMTA測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ENR50和VPR都能使納米復(fù)合材料的儲能模量和損耗模量提高。
　　 最后研究了ENR50、Si69與白炭黑之間的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)ENR50與白炭黑的反應(yīng)速度比S

6、i69和白炭黑之間的反應(yīng)速度慢。接著研究了白炭黑填充ENR25及ENR25/50共混膠復(fù)合材料性能，并且與白炭黑/SSBR復(fù)合材料進行比較后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過熱處理的白炭黑/ENR25/ENR50復(fù)合材料綜合性能較佳，除生熱較高以外，力學(xué)性能、耐切割性能和抗?jié)窕阅芫^優(yōu)，耐磨性能相當(dāng)。之后對10phrENR50改性白炭黑填充SSBR復(fù)合材料性能與Si69改性白炭黑效果進行了比較。發(fā)現(xiàn)用ENR50和Si69同時改性白炭黑添加SSBR時，復(fù)合材料