【摘 要】
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二氧化硅的分散对其补强橡胶的性能有很大的影响。为了增加二氧化硅在补强橡胶中的分散性,本文采用高速乳化机、胶体磨等机械力化学方法将官能化SSBR接枝到二氧化硅表面并用F
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二氧化硅的分散对其补强橡胶的性能有很大的影响。为了增加二氧化硅在补强橡胶中的分散性,本文采用高速乳化机、胶体磨等机械力化学方法将官能化SSBR接枝到二氧化硅表面并用FTIR、TG、BET表征。进而将接枝改性二氧化硅用于增强SSBR,采用RPA、SAXS、TEM等分析了二氧化硅分散性,并对橡胶的物理机械性能、动态力学性能进行了研究。主要内容及成果如下:工业上直接添加硅烷偶联剂改善二氧化硅在橡胶基体中的分散性,分散改善效果有限且会造成焦烧、断裂伸长率降低、气孔率增加等致命缺陷。本文采用阴离子聚合方法合成SSBR-SiC13(10K),然后采用高速剪切乳化机通过氯硅键与硅羟基的反应成功将其接枝到二氧化硅表面,其接枝率为8.09%,接枝密度为3.75×10-3nm-2,接枝效率为 95.2%。将 SiO2-g-SSBR-SiC13(10K)增强 SSBR,二氧化硅的团聚现象减弱,填料-填料网路被破坏,二氧化硅在SSBR中聚集体的半径由26.91nm降到25.99nm。相比于未改性的二氧化硅填充SSBR,复合材料的滚动阻力降低11%,抗湿滑性增加36.0%,在断裂伸长率不降低的条件下拉伸强度增加21.5%。采用胶体磨能够大量制备大分子改性二氧化硅,为工业化提供可能性。首先,采用阴离子聚合法与“点击”化学法合成了SSBR-SiCl3(80K)、SSBR-(CH2)3Si(OCH3)3、SSBR-g-MPTES 三种大分子改性剂。然后采用胶体磨利用三种大分子改性剂中的Si-Cl、-OCH3、-SH键与二氧化硅表面的硅羟基发生化学键合将其成功接枝在二氧化硅表面,接枝率分别为0.54%,1.00%,7.77%,接枝密度分别为0.38×10-3、0.61×10-3、5.77×10-3nm-2。改性后的二氧化硅在橡胶集体中的分散程度明显改善,二氧化硅的团聚现象减弱,聚集体的半径由26.91nm分别降到26.30、26.32、25.99nm。相比于未改性的二氧化硅,SiO2-g-SSBR-SiC13(80K),SiO2-g-SSBR-(CH2)3Si(OCH3)3 和SiO2-g-SSBR-g-MPTES 增强 SSBR 的拉伸强度分别增加 23.8%,17.4%与24.78%。撕裂强度分别增加11.3%,12.1%及34.0%。改性使二氧化硅填充的丁苯橡胶的抗湿滑性分别增加55.6%,63.0%,77.8%,滚动阻力降低。本文直接将橡胶基体胶液与改性后的二氧化硅在胶体磨中湿法共混。结果表明:与传统干法混炼相比,湿法混炼得到SiO2-g-SSBR-(CH2)3Si(OCH3)3/SSBR 与 SiO2-g-SSBR-g-MPTES/SSBR复合材料中分散性更好。复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别增加24.2%与9.6%,交联密度减小,抗湿滑性增加102.4%。
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