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环氧化天然橡胶对高性能轮胎用橡胶基复合材料的改性及其应用

作　者: 许体文
导　师: 贾德民
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料学
关键词: 环氧化天然橡胶高性能轮胎复合材料改性界面相互作用
分类号: TQ336.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高抗湿滑、高耐磨、低滚动阻力的高性能轮胎是当前轮胎工业的发展方向。本论文从高性能轮胎材料的需要出发,利用环氧化天然橡胶(ENR)的高抗湿滑、低滚动阻力及环氧基本身高极性的特点,将其作为界面改性剂应用到天然橡胶、丁苯橡胶复合材料中,并通过力学性能、磨耗、疲劳生热、热重分析(TGA)、动态力学分析(DMA)、红外光谱分析(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜分析(SEM)等测试分析手段,对改性后材料的结构与性能进行了系统深入的研究,同时也对ENR与白炭黑界面相互作用的机理做了详细的探讨。具体工作内容如下:首先,采用开炼共混的方法制备了不同环氧度的ENR与NR并用胶,通过力学性能及动态性能的研究发现,环氧度为25%的ENR-25与NR相容性最好,并用胶的综合性能最优。研究了不同用量的ENR-25(<10phr)对NR/炭黑、NR/白炭黑复合材料性能的影响,结果发现,适量的ENR-25可以改善复合材料的力学性能、加工性能、疲劳生热、耐热氧老化及耐磨性能。DMA分析发现,改性后的硫化胶在滚动阻力无明显变化的情况下,其-20℃～0℃区间的tanδ值明显增大,表明材料的抗湿滑性得到改善。在炭黑填充的NR体系中,改性剂ENR的最佳用量在3.0～4.5份之间,而白炭黑填充体系则在4.5份左右。其次,研究了ENR对白炭黑填充的SBR和SBR/BR并用胶性能的影响。结果表明,与NR相似,ENR的加入改善了SBR/白炭黑复合材料的力学性能、加工性能、疲劳生热和耐磨性能,同时DMA分析也表明,改性后的材料抗湿滑性明显改善。综合各项性能的研究结果,改性剂ENR-50的最佳用量在3.0～5.0份左右。在炭黑/白炭黑并用的SBR/BR体系中,ENR对复合材料的力学性能、耐磨及动态性能也有一定的改善作用。最后,针对白炭黑表面富含硅羟基的特点,采用FTIR、XPS、XRD、TEM等分析手段研究了白炭黑与ENR的界面相互作用,结果发现,白炭黑表面的硅羟基与环氧基发生了开环作用,形成新的化学键合。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-22
  1.1 引言  11-12
  1.2 环氧化天然橡胶的制备及性能研究概况  12-15
    1.2.1 环氧化天然橡胶的合成制备  12-13
    1.2.2 环氧化天然橡胶的性能研究  13-15
  1.3 环氧化天然橡胶的应用概况  15-18
    1.3.1 环氧化天然橡胶在橡胶类聚合物中的应用  15-16
    1.3.2 环氧化天然橡胶在非橡胶类聚合物中的应用  16-18
  1.4 高性能轮胎的研究概况  18-20
    1.4.1 高性能轮胎的概念  18
    1.4.2 提高轮胎使用性能的措施  18-19
    1.4.3 高性能轮胎用的胎面胶开发  19-20
  1.5 本研究的目的意义、主要内容及创新之处  20-22
    1.5.1 本研究的目的意义  20
    1.5.2 本研究的主要内容  20-21
    1.5.3 本论文的创新之处  21-22
第二章环氧化天然橡胶改性的天然橡胶性能的研究  22-50
  2.1 引言  22
  2.2 实验部分  22-25
    2.2.1 主要原料  22
    2.2.2 复合材料制备  22-23
    2.2.3 分析测试  23-25
  2.3 结果与讨论  25-48
    2.3.1 天然橡胶/环氧化天然橡胶并用胶性能的研究  25-30
    2.3.2 不同含量的环氧胶改性的天然橡胶/炭黑复合材料性能的研究  30-40
    2.3.3 不同含量的环氧胶改性的天然橡胶/白炭黑复合材料性能的研究  40-48
  2.4 本章小结  48-50
第三章环氧化天然橡胶改性的丁苯橡胶、顺丁橡胶复合材料性能的研究  50-68
  3.1 引言  50
  3.2 实验部分  50-53
    3.2.1 主要原料  50-51
    3.2.2 复合材料制备  51
    3.2.3 分析测试  51-53
  3.3 结果与讨论  53-67
    3.3.1 不同含量的环氧胶改性的丁苯橡胶/白炭黑复合材料性能的研究  53-63
    3.3.2 环氧胶改性的炭黑/白炭黑并用的丁苯/顺丁橡胶复合材料性能  63-67
  3.4 本章小结  67-68
第四章环氧化天然橡胶与白炭黑界面相互作用的的研究  68-85
  4.1 引言  68
  4.2 实验部分  68-70
    4.2.1 主要原料  68
    4.2.2 材料制备  68-69
    4.2.3 分析测试  69-70
  4.3 结果与讨论  70-84
    4.3.1 环氧胶/白炭黑共混模型化合物的红外表征  70-72
    4.3.2 环氧胶/白炭黑共混模型化合物的XPS 表征  72-74
    4.3.3 环氧胶/白炭黑共混模型化合物的XRD 表征  74-75
    4.3.4 环氧胶/白炭黑共混模型化合物的TEM 表征  75-76
    4.3.5 环氧胶/白炭黑共混物加工性能分析  76-78
    4.3.6 环氧胶/白炭黑共混物热压硫化性能分析  78-79
    4.3.7 环氧胶/白炭黑共混物热压成型后的SEM 分析  79-80
    4.3.8 环氧胶/白炭黑共混物结合胶含量变化的分析  80-81
    4.3.9 环氧胶/白炭黑共混物热压成型后的力学性能分析  81-84
  4.4 本章小结  84-85
结论  85-86
参考文献  86-93
攻读硕士学位期间取得的研究成果  93-94
致谢  94-95
附件  95

环氧化天然橡胶对高性能轮胎用橡胶基复合材料的改性及其应用

内容摘要

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