硅橡膠-溶聚丁苯并用膠在高性能胎面膠中的應用基礎研究.pdf

1、輪胎是橡膠工業(yè)中最大宗的門類，而輪胎胎面膠不僅是輪胎中耗膠量最大的部件，也作為汽車唯一與地面接觸的部件，直接決定汽車的性能表現。輪胎胎面膠不僅要求膠料具有良好的力學性能，同時也要在耐磨性-抗?jié)窕?低滾動阻力的三者兩兩矛盾中，取得最優(yōu)化的性能表現。硅橡膠(SR)作為一種有機-無機雜化橡膠，其合成不依賴日益枯竭的石油資源，主鏈具有獨特的硅-氧-硅結構，使得SR具有極低的玻璃化轉變溫度、極好的耐熱性和耐老化性。本文嘗試將分子鏈柔順性更好、耐

2、老化性更佳的SR引入胎面膠配方體系，與溶聚丁苯橡膠(SSBR)并用，以期進一步改善耐磨性和降低輪胎生熱。然而由于SR的本身黏度低、力學強度低、與SSBR相容性差、難以被硫黃硫化等特殊性，使得整個胎面膠的配方和工藝必然要做出相應的調整，以解決SR/SSBR共混體系面對的科學和技術問題。本論文主要包括以下四部分內容:
　　(1)本文首先研究了SR/SSBR并用膠的共混工藝，采用白炭黑/SR母膠預混法將SR母膠與SSBR生膠黏度匹配，解

3、決SR生膠黏度低造成的共混工藝困難;通過兩組對比實驗，分別確定過氧化物硫化體系為適用的硫化體系，確定氣相法和沉淀法白炭黑并用為適用的補強體系;最后在混煉工藝、硫化體系、補強體系確定的條件下研究SR/SSBR并用比對膠料動靜態(tài)力學性能和胎面膠耐磨性、抗?jié)窕?、滾動阻力等性能的影響，發(fā)現并用SR后膠料耐磨性大幅改善，抗?jié)窕宰兓淮?，但膠料力學性能下降，滯后損耗有所上升。經過分析確定兩相相容性、兩相共硫化以及填料分散問題為制約并用膠性能提升

4、的三大原因。
　　(2)為了解決SR/SSBR共混體系兩相相容性問題，本文設計采用三羥甲基丙烷-三-（3-巰基丙酸）酯(TMPMP)作為橋梁，通過巰基-烯點擊化學反應實現兩相的界面動態(tài)反應增容。實驗利用SR和SSBR雙鍵含量的數量級差別，采用過量于SR雙鍵的TMPMP先制備了活性巰基側基修飾的T-SR，再將其與SSBR共混，使T-SR的巰基側基與SSBR在加熱和高剪切的條件下反應，使SR和SSBR相界面產生化學結合，實現兩步法原位

5、界面反應增容。實驗探究了反應增容工藝對于材料微觀相態(tài)和宏觀性能的影響，結果表明兩步法反應增容顯著減小了SR分散相相疇尺寸，改善了SR/SSBR并用膠力學性能偏低、動態(tài)疲勞溫升偏高的短板，同時也不損失膠料耐磨性和抗?jié)窕?。該方法工藝簡便，利于工業(yè)化實施，拓展了SR/SSBR胎面膠的工業(yè)化應用前景。
　　(3)對于面向胎面膠應用的橡膠納米復合材料，填料分散和填料-橡膠相互作用不僅對膠料靜態(tài)力學性能有重要影響，更重要的是填料-填料間的摩