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白炭黑常被用作绿色轮胎制备过程中的补强剂,其制备出的轮胎在抗湿化性和滚动阻力方面表现更为优异。由于白炭黑表面存在大量的羟基,容易形成氢键,使白炭黑表现出很强的自聚集现象。极性的硅羟基与非极性的天然橡胶之间相容性差,导致白炭黑在天然橡胶基体中分散性较差,天然橡胶/白炭黑复合材料力学性能较低。本论文研究的主要目的是通过比较分析不同增容剂对白炭黑/天然橡胶的增容效果,寻找合适的增容剂,提高天然橡胶与白炭黑之间相容性,制备综合性能优异的复合材料。本文采用湿法混炼工艺制备白炭黑补强天然橡胶复合材料。研究分析了天甲胶乳(MG)、硅烷偶联剂(3-辛酰基硫代-1-丙基-三乙氧基硅烷(NXT)、乙基三甲氧基硅烷(11-100)、3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷(Si264)、γ-巯丙基三甲氧基硅烷(A189)、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69))等六种不同增容剂的增容效果。比较分析了六种不同种类增容剂对白炭黑补强天然橡胶复合材料在白炭黑分散性能、硫化特性、力学性能的影响,为制备高性能的NR/SiO2复合材料提供依据。结果表明,(1)MG与白炭黑相互作用明显降低了白炭黑的表面极性,提高白炭黑在NR/SiO2复合材料的分散性。白炭黑用量为10 phr时,NR/SiO2复合材料中白炭黑的平均粒径为7.6μm,分散等级为9.9。在硫化过程中,由于MG形成更好的网络结构,导致胶料的正硫化时间明显下降;白炭黑为40 phr时,T90从17.2 min降低到13.9 min。NR/SiO2的力学性能明显提高,白炭黑为40 phr时,NR/Si02的拉伸强度从 15.03 MPa 升高到 17.97 MPa,撕裂强度从 36.06 KN.m-1 升高到 42.7 KN.m-1。(2)Si69未使白炭黑的分散性得到有效改善。在硫化过程中,Si69可明显促进硫化过程,白炭黑为40phr时,胶料的正硫化时间由17.26 min降低到11.51 min。NR/SiO2的力学性能明显提高,白炭黑为40phr时,NR/S1O2的拉伸强度从15.03 MPa升高到20.04 MPa,撕裂强度从36.06 KN.m-1升高到50.98 KN.m-1;NR/Si02-Si69的动态力学性能明显改善,抗湿滑性更高,滚动阻力明显更低。(3)A-189可显著提升白炭黑分散性,白炭黑为30 phr时,NR/SiO2中白炭黑的分散等级从6.1增加到9.6。在硫化过程中,A189的加入对复合材料交联过程有一定的负面影响。(4)Si264未使NR/SiO2中白炭黑的分散等级明显改善,其自身的自聚集作用未降低,分散性未提高。在硫化过程中,Si264可明显降低胶料的正硫化时间,白炭黑为40 phr时,T90从17.2 min降低到13.2 min。但是NR/SiO2的网络结构较差,NR/SiO2的硫化交联受到影响,所以其力学性能有所降低。(5)11-100的加入显著改善了 SiO2分散性能,白炭黑为30phr时,NR/SiO2中白炭黑的分散等级从6.1增加到9.1。11-100显著提高NR/SiO2的力学性能,白炭黑为40 phr时,NR/SiO2的拉伸强度从15.03 MPa升高到20.76 MPa,撕裂强度从36.06 KN.m-1升高到90.21 KN.m-1;11-100可提高硫化胶的抗湿滑性,并能很好的保持较低的滚动阻力。(6)NXT使NR/SiO2具有较高的分散等级,NR/SiO2平均分散等级达9.05。NXT可明显降低胶料的正硫化时间,促进硫化交联过程,白炭黑为40phr时,T90从17.2min降低到12.1 min。NXT可有效改善NR/SiO2硫化胶的力学性能,白炭黑为40 phr时,NR/SiO2的拉伸强度从15.03 MPa升高到26.90 MPa,撕裂强度从36.06 KN.m-1升高到122.90 KN.m-1;NR/SiO2具有更高的抗湿滑性,更低的滚动阻力。