硅烷偶聯(lián)劑對(duì)SSBR-SiO-,2-體系流變行為與力學(xué)性能的影響.pdf

1、通常綠色輪胎胎面膠使用SiO2作為補(bǔ)強(qiáng)材料，而SiO2粒子不易在橡膠中分散，導(dǎo)致膠料性能變差。除混煉工藝外，偶聯(lián)劑的應(yīng)用被認(rèn)為是改善SiO2分散狀態(tài)的重要手段。雙官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑不僅能提高其與橡膠相容性，還可與橡膠發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致SiO2與橡膠的結(jié)合力增大，使SiO2分散更加均勻。 本論文以γ-巰丙基三乙氧基硅烷與己酰氯為單體，在N2保護(hù)與低溫下合成新型偶聯(lián)劑3-己酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(HXT)。將HXT與雙-(3-乙氧

2、基硅基丙基)-二硫化物(TESPD)分別添加到溶液聚合丁苯橡膠(SSBR)/SiO2混煉膠體系中，采用流變學(xué)方法表征復(fù)合體系的動(dòng)態(tài)粘彈行為。結(jié)果表明，HXT可改善填料和基體的相互作用，有效阻止SiO2粒子在加工過程中的團(tuán)聚。與TESPD相比，含HXT體系具有較高“Payne效應(yīng)”臨界應(yīng)變值(γc)。 研究了高填充補(bǔ)強(qiáng)SSBR混煉膠的動(dòng)態(tài)流變特性。分別考察了在兩個(gè)混煉溫度(120℃、160℃)下添加三種不同偶聯(lián)劑(雙-(3-乙氧基

3、硅基丙基)-四硫化物、雙-(3-乙氧基硅基丙基)-二硫化物(TESPD、3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷)對(duì)SiO2粒子表面改性的效果。結(jié)果表明，較低混煉溫度不利于偶聯(lián)劑對(duì)SiO2粒子的表面改性，在較高混煉溫度下，偶聯(lián)劑TESPT、PESPD、NXT均對(duì)SiO2粒子表面有顯著的改性效果，但同時(shí)引起混煉膠不同程度的焦燒，其中以TESPT最明顯。隨SiO2粒子表面改性程度的提高，出現(xiàn)“Payne效應(yīng)”的臨界應(yīng)變(γc)值以及低頻率(ω)

4、區(qū)域動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量(G')與ω的對(duì)數(shù)關(guān)系logG′～logω曲線的斜率值均增大，反映出偶聯(lián)劑對(duì)SiO2與SSBR相互作用的促進(jìn)以及SiO2粒子分散的改善。 考察了填料含量與偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)對(duì)SSBR/SiO2動(dòng)態(tài)流變行為的影響。不含偶聯(lián)劑體系出現(xiàn)SiO2聚集體。在G′～γ關(guān)系圖中出現(xiàn)了“Payne效應(yīng)”以及高γ區(qū)域的G′與G″峰值；同時(shí)，低ω區(qū)域出現(xiàn)明顯的G'平臺(tái)。偶聯(lián)劑的加入，促進(jìn)了SiO2在體系中的分散，增強(qiáng)了體系中填料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，

5、使體系的模量降低，G′的線性粘彈區(qū)域(LinearViscoelasticRange，LVR)顯著增大；而動(dòng)態(tài)損耗模量(G″)～γ曲線出現(xiàn)G″極大值，高γ區(qū)域的G'與G″峰值消失，同時(shí)低γ區(qū)域力學(xué)損耗正切值(tanδ)減小。 研究了偶聯(lián)劑對(duì)SSBR/SiO2硫化膠力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，加入偶聯(lián)劑使硫化膠的拉伸強(qiáng)度顯著提高。同時(shí)，偶聯(lián)劑分子斷裂后可與橡膠反應(yīng)，參與形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，含TESPT硫化膠中交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度最大，拉伸強(qiáng)度最高