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    原位接枝改性炭黑、白炭黑應用于天然橡膠的性

     橡膠材料因其具有高彈性、耐磨性、絕緣性、質輕和加工方便等優點,被廣泛用于交通、機械、電子、國防和國民經濟的其它領域。隨著社會進步和科學技術的發展,人們對橡膠各項性能指標的要求也越來越高。在已有材料基礎上,經過適當處理來提升橡膠的各項性能指標是較為合理的方法之一?;诖怂枷?,本次主要從兩方面開展了研究工作。 一是針對天然橡膠用補強填料炭黑與白炭黑的表面能高,與橡膠的相容性差,在混煉過程中很難均勻分散于橡膠基體中,從而導致填料對天然橡膠的補強作用有限的問題,采用表面接枝對炭黑與白炭黑進行表面改性處理,改善其在橡膠基體中的分散及與橡膠基體的相容性。研究了接枝改性前后的補強填料對橡膠材料整體性能的影響,主要分三個部分進行了研究。 (1)炭黑表面改性及其在天然橡膠中的補強效應研究。針對炭黑表面含氧官能團少,直接進行表面改性效果較差的問題,通過液相氧化增加炭黑表面含氧官能團后,再與聚乙二醇400進行接枝反應,并研究了不同條件對炭黑表面接枝改性的影響。在炭黑表面引入長鏈有機基團,從而降低了炭黑表面內聚能,增加了炭黑表面空間位阻。將接枝改性炭黑應用于補強天然橡膠,并與未改性炭黑進行比較的結果表明:接枝改性炭黑加入有利于提升天然橡膠的綜合性能。 

    (2)白炭黑表面改性及其在天然橡膠中的補強效應研究。針對白炭黑表面硅羥基較多,改性反應較易進行的特點,通過在混煉階段直接加入改性劑對白炭黑進行固相原位接枝改性,研究了不同改性條件對白炭黑原位接枝改性的影響。將原位接枝改性白炭黑應用于補強天然橡膠,并與未改性白炭黑進行比較的結果表明:原位接枝改性白炭黑加入有利于提升天然橡膠的綜合性能。針對改性的影響條件較多的問題,對各種改性條件進行了正交試驗,極差分析的結果與單因素分析結果一致。 

    (3)對炭黑、白炭黑填充天然橡膠進行了應變軟化和Payne效應研究。研究了炭黑、白炭黑補強天然橡膠的應變軟化和補強機理。結果表明:在低填料填充量時,應變軟化機理主要為分子鏈脫落與滑移;而在高填料填充量時,應變軟化機理中聚集體破裂機理開始占主要因素。 二是針對炭黑改性雖對天然橡膠的強度、耐磨性等性能提升較大,但對天然橡膠的屈撓性能提升不夠;白炭黑改性雖對天然橡膠的屈撓性能提升較大,但對天然橡膠的補強較弱的問題,通過在天然橡膠中并用部分反式天然橡膠、炭黑與白炭黑并用填充等手段來提升膠料的綜合性能。研究了不同TPI并用量、不同硫化條件和不同炭黑與白炭黑并用比對膠料綜合性能的影響。并將綜合性能較好的配方用于彈性球鉸的制備,研究了填料原位接枝改性、TPI與NR并用等方法對膠料應用性能的影響。研究結果表明:填充原位接枝改性的炭黑與白炭黑并用,天然橡膠中并用10份TPI的橡膠球鉸徑向靜剛度、軸向靜剛度和疲勞壽命都得到了提升。

     


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