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环氧化反式异戊橡胶性能的研究

作　者: 孙静
导　师: 姚薇
学　校: 青岛科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 环氧化反式-1,4-聚异戊二烯两相结构硫化胶并用胶动态力学性能
分类号: TQ333
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

新型材料TPI,以其优异的低滚动阻力、低生热、优异的耐磨性和动态疲劳性能等降低汽车燃油消耗2.5%左右(时速100km/h),但是TPI因其常温下结晶,使其加工性能变差,从而使应用范围受到了限制。而水相悬浮法合成的ETPI,在TPI分子链上,引入极性的环氧基团,从而使其结晶度降低,另外由于其合成工艺绿色环保,从而有望成为TPI之后的又一高性能轮胎使用的新型橡胶。本文就系统研究了水相悬浮法合成的不同环氧度的ETPI的生胶结构与性能、硫化胶的性能、以及与NR并用胶的性能。首先研究了水相悬浮法合成的不同环氧度的ETPI的生胶结构与性能,选取不同环氧度的ETPI,采用偏光显微镜(POM)及扫描电子显微镜(SEM)观察其相态结构,研究表明,ETPI是两相海岛结构,环氧化部分是岛相,未环氧化的TPI部分是海相。通过对溶解度参数的计算,更加证实了随环氧度的增加,相分离也愈明显,同时研究了不同环氧度ETPI的基本加工性能和生胶物理力学性能,随环氧度的增加,ETPI的塑炼温度逐渐升高,硬度降低,密度增大,拉伸强度及撕裂强度降低。通过对凝胶含量的测定及FTTR的表征,研究了塑炼过程对老化性能的影响,塑炼过程中产生凝胶,但是塑炼11min内,ETPI不会发生明显的老化现象。其次研究了水相悬浮法合成的ETPI在未加炭黑补强剂下不同环氧度ETPI硫化胶的相态结构、硫化特性、力学性能、老化性能及动态性能。结果表明：SEM观察到硫化胶也出现相分离形貌,但不如生胶的明显；DSC数据表明ETPI中仍存在TPI的残余结晶,但随环氧度的增加,结晶度降低；ETPI硫化反应诱导期随着环氧度的提高逐渐缩短：拉伸强度、断裂伸长率、硬度和撕裂强度随之降低,耐磨性提高,耐老化性能降低,23℃和70℃回弹值降低,显示出阻尼性能和抗湿滑性的提高,但滚动阻力增大；DMA测试表明阻尼性能和抗湿滑性能逐渐提高,但滚动阻力也随之增大。另外,还研究了不同环氧度的ETPI/天然橡胶(NR)(质量比15/85)并用胶的硫化特性、力学性能、老化性能、疲劳性能及动态性能。力学性能测试表明随ETPI环氧度的增加,正硫化时间逐渐变短；拉伸、撕裂强度逐渐降低,100%和300%定伸强度逐渐增大；耐老化性能变好,ETPI环氧度低于20%时,ETPI/NR并用胶硫化胶具有良好的力学性能和动态疲劳性能,与疲劳性能优异的TPI/NR并用胶接近,环氧度高于20%时疲劳性能明显降低；通过DMA和RPA的温度扫描等测试进一步表明：抗湿滑性能随ETPI环氧度增大而增加,滚动阻力随之增大。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章文献综述  11-38
  1. 反式异戊二烯TPI  11-25
    1.1 TPI的结构和性能  11-16
      1.1.1 TPI的结晶性能  12-13
      1.1.2 TPI生胶性能  13-14
      1.1.3 TPI的加工性能  14-15
      1.1.4 TPI的硫化胶性能  15-16
    1.2 TPI与其他橡胶的并用  16-25
      1.2.1 TPI/NR并用  16-19
      1.2.2 HVBR/TPI并用  19-20
      1.2.3 TPI/NR/BR并用  20-22
      1.2.4 TPI/SBR并用  22-25
      1.2.5 TPI/HVBR/SBR并用  25
  2. TPI的环氧化改性  25-36
    2.1 环氧化反式聚异戊二烯的性能  26-31
      2.1.1 ETPI生胶性能  26
      2.1.2 ETPI生胶的加工性能  26-28
      2.1.3 ETPI的硫化胶性能  28-31
    2.2 环氧化反式聚异戊二烯的应用研究  31-36
      2.2.1 ETPI硫化胶在轮胎胎面胶的应用  31-34
      2.2.2 ETPI硫化胶在轮胎带束层中的应用  34-35
      2.2.3 ETPI硫化胶在其它领域的应用  35-36
  3. 本课题研究的目的及其应用前景  36-38
第二章 ETPI生胶的结构、相态及性能研究  38-55
  前言  38
  1. 实验部分  38-39
    1.1 主要原材料  38
    1.2 力学加工性能测试仪器及方法  38-39
    1.3 结构及相态表征仪器及测试条件  39
  2. 结果与讨论  39-54
    2.1 不同环氧度ETPI的POM及PCM分析  39-41
    2.2 不同环氧度ETPI的SEM分析  41-43
    2.3 不同环氧度ETPI的溶解度参数的计算  43-46
    2.4 不同环氧度ETPI生胶的塑炼温度  46
    2.5 塑炼时间对ETPI热氧老化的影响  46-53
      2.5.1 开炼过程ETPI的老化  46-50
        2.5.1.1 ETPI凝胶含量的变化  47-48
        2.5.1.2 ETPI微观结构变化  48-50
      2.5.2 密炼过程ETPI的老化  50-53
        2.5.2.1 ETPI凝胶含量的变化  50-51
        2.5.2.2 ETPI微观结构变化  51-53
    2.6 不同环氧度的ETPI生胶物理机械性能  53-54
  3. 本章小结  54-55
第三章不同环氧度ETPI的硫化胶性能  55-69
  前言  55
  1. 实验部分  55-57
    1.1 原材料  55-56
    1.2 试样制备  56
    1.3 性能测试条件及使用仪器  56-57
  2. 结果与讨论  57-68
    2.1 不同环氧度ETPI硫化胶SEM分析  57-58
    2.2 不同环氧度ETPI硫化胶DSC分析  58-59
    2.3 不同环氧度ETPI的溶胀性能  59-60
    2.4 不同环氧度ETPI的硫化特性  60-61
    2.5 TPI及不同环氧度ETPI的硫化胶物理机械性能  61-63
      2.5.1 TPI及不同环氧度ETPI硫化胶的应力应变曲线  61-62
      2.5.2 TPI及不同环氧度ETPI硫化胶的物理机械性能  62-63
      2.5.3 TPI及不同环氧度ETPI硫化胶的回弹性能  63
    2.6 不同环氧度ETPI硫化胶的老化性能  63-64
    2.7 不同环氧度ETPI硫化胶的动态性能  64-67
    2.8 不同环氧度ETPI硫化胶与ENR-30的性能对比  67-68
  3. 本章小结  68-69
第四章不同环氧度的ETPI与NR共混性能的研究  69-80
  前言  69
  1. 实验部分  69-70
    1.1 原材料及配方(质量分数)  69
    1.2 加工方法及条件  69-70
    1.3 测试及仪器  70
  2. 结果与讨论  70-79
    2.1 不同环氧度的ETPI/NR并用胶硫化特性  70-71
    2.2 不同环氧度的ETPI/NR并用胶物理机械性能  71-72
    2.3 不同环氧度的ETPI/NR并用胶回弹性能  72
    2.4 不同环氧度的ETPI/NR并用胶老化性能  72-73
    2.5 不同环氧度的ETPI/NR并用胶的交联密度  73-74
    2.6 不同环氧度的ETPI/NR并用胶疲劳性能  74-75
    2.7 不同环氧度的ETPI/NR并用胶的动态性能  75-79
      2.7.1 DMA  75-78
      2.7.2 RPA  78-79
  3. 本章小结  79-80
第六章 ETPI与BIIR共混探索性实验  80-83
  前言  80
  1. 实验部分  80-81
    1.1 原材料及配方(质量分数)  80
    1.2 加工方法及条件  80-81
    1.3 测试及仪器  81
  2. 结果与讨论  81-82
    2.1 硫化特性  81-82
    2.2 不同环氧度的ETPI/BIIR并用胶物理机械性能  82
  3. 本章小结  82-83
第七章结论  83-84
参考文献  84-88
致谢  88-89
攻读学位期间发表的学术论文  89-90

环氧化反式异戊橡胶性能的研究

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