制備環(huán)保、安全、耐用的高性能輪胎是現(xiàn)代輪胎發(fā)展的重要方向。為了制備高性能輪胎,常將不同的橡膠并用以達到取長補短、賦予橡膠更加優(yōu)異的性能的目的。由于并用橡膠各組分的化學組成和結構存在差異,各膠相在硫化時出現(xiàn)的交聯(lián)反應特征有所差異,所以并用橡膠的共硫化是制備高性能輪胎的重要研究內(nèi)容。同時,填料在橡膠基體中的分散狀態(tài)、填料與橡膠的界面結合作用對于獲得高性能的橡膠復合材料至關重要。白炭黑負載型橡膠助劑不僅能促進填料本身在橡膠中的分散,而且能夠改善小分子助劑在兩膠相中的分配比例和分散狀態(tài)。因此使用環(huán)保、高效、多功能的負載型促進劑制備出高性能的并用橡膠復合材料是十分必要的。本論文創(chuàng)新性地選用不易污染、化學性能穩(wěn)定的2-硫醇基咪唑啉（ETU）作為橡膠副促進劑,使用白炭黑負載型促進劑（Si O₂-s-ETU）與促進劑N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ）并用,制備了天然橡膠/丁苯橡膠（NR/SBR）復合材料。通過研究CZ/Si O₂-s-ETU對NR/SBR并用橡膠的交聯(lián)動力學的影響發(fā)現(xiàn),Si O₂-s-ETU能夠有效促進并用橡膠的共... 

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

NR/silica-s-S 的制備流程圖（a）silica-s-S 的制備流程圖 （b）NR/silica-s-S 的硫化過程[13] Fig.1-1 Procedures for the preparation of NR/silica-s-S nanocomposites. (a) The

華南理工大學碩士學位論文4能夠提高輪胎的抗?jié)窕阅�，而且能夠降低輪胎的滾動阻力，提升輪胎的力學性能，是一種絕佳的綠色輪胎制備原料[21]。白炭黑表面含有豐富的硅羥基，在儲存過程中容易吸水，產(chǎn)生更大尺寸的聚集體，同時白炭黑表面和橡膠的界面相容性差，被混煉加工進入橡膠時很難加工均勻，容易在橡膠基體中發(fā)生團聚。所以為了使白炭黑在橡膠中發(fā)揮出更好的性能，在實際使用時需要對白炭黑進行表面改性，在白炭黑表面引入有機活性基團，改善白炭黑與橡膠的界面相容性，從而使白炭黑在橡膠中更均勻分散，這是一種有效的改性手段[22]。圖1-2白炭黑納米球的SEM圖像[20]Fig.1-2SEMimagesofsilicananospheres[20]白炭黑最常用的改性手段是偶聯(lián)劑改性，例如將硅烷偶聯(lián)劑直接加入白炭黑中，白炭黑表面的羥基很容易與硅烷偶聯(lián)劑的硅烷基團發(fā)生反應。Zhong等[23]研究了橡膠復合材料中分散性和界面相容性之間的關系。研究結果表明二氧化硅表面化學性質(zhì)的細微變化極大地改善了其在橡膠基質(zhì)中的分散性，從而也改善白炭黑與橡膠之間的界面相容性，并因此完成了充分的界面反應。在非常低的接枝含量下，同時觀察模量提高44％和抗?jié)窕蕴嵘?4％以及滾動阻力降低11％。1.2.2.2石墨烯石墨烯是由碳原子緊密堆積組成的二維片狀納米材料，是目前自然界最薄的材料，厚度僅有0.35nm。其組成結構為苯六元環(huán)相互并聯(lián)，表面覆蓋由碳原子s軌道和p軌道雜化組成的大π鍵，因此具有優(yōu)異的導熱性能和導電性能，也具有非常高的模量[24]。同時石墨烯具有非常大的比表面積，是一種優(yōu)異的負載基體，將具有催化作用的物質(zhì)負

華南理工大學碩士學位論文6Dong等[31]開發(fā)了一種高效快速環(huán)保安全的“一步法”，以在溫和的條件下（2h，80℃，中性和無毒的環(huán)境條件），如圖1-3所示，用硫化促進劑2-巰基苯并噻唑（M）同時還原和官能化氧化石墨烯（GO）。使用該方法還原和改性的GO，不僅消除了使用過程中橡膠制品中硫化促進劑的有害起霜，而且減少了不可逆的石墨烯團聚，并改善了石墨烯與彈性體之間的相容性，有助于M-G納米石墨烯片在彈性體基質(zhì)中的均勻分散，起到了改善石墨烯-彈性體的界面相互作用的效果。結果表明，含有M-G納米石墨烯片的橡膠復合材料比直接使用水合肼進行還原石墨烯填充的橡膠復合材料具有更高的拉伸強度、更大的延展性和優(yōu)異的導熱性。圖1-3M-G的制備流程圖[31]Fig.1-3SynthesisrouteofM-G[31]Zhong等[32]將促進劑乙烯硫脲（ETU）化學接枝到硅烷改性二氧化硅（m-SiO2）的表面上，制備了ETU改性二氧化硅（SiO2-s-ETU），如圖1-4所示。SiO2-s-ETU可以均勻地分散在SBR的基體中，具有相當強的填料-橡膠相互作用，并且接枝的ETU分子仍然能夠加速硫的硫化。由于界面相互作用的改善，SiO2-s-ETU更容易在橡膠基體中分散，所制備出的SBR/SiO2-s-ETU納米復合材料比包含相同促進劑組分的SBR/SiO2和SBR/m-SiO2（硅烷偶聯(lián)劑改性二氧化硅）納米復合材料具有更優(yōu)異的機械性能和硫化促進效果。圖1-4silica-s-ETU的制備流程圖[32]Fig.1-4Synthesisrouteofsilica-s-ETU[32]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同苯乙烯含量丁苯橡膠與天然橡膠并用的研究[J]. 魏繼軍,劉英杰,高晟強,呂康輝,薛美玲.  橡膠工業(yè). 2019(11)
[2]N-叔丁基-2-苯駢噻唑次磺酰胺制備及其光譜分析[J]. 賈太軒,宋國全,郭堯,趙凌,田大勇,侯紹剛.  光譜學與光譜分析. 2016(07)
[3]石墨烯的制備及應用的研究進展[J]. 陳瑩瑩,宓一鳴,阮勤超,阮曉棟,金言宜.  硅酸鹽通報. 2015(03)
[4]FTIR及Py-GC/MS定性分析高聚物單體[J]. 丁國芳,王建華,羅順火.  化學研究與應用. 2002(03)
[5]采用熱重和裂解氣相色譜-質(zhì)譜分析方法剖析輪胎硫化膠[J]. 李衛(wèi)青,賈德民,傅偉文,羅遠芳.  彈性體. 2002(01)
[6]用裂解氣相色譜法測定并用膠各膠相交聯(lián)程度[J]. 羅遠芳.  特種橡膠制品. 1986(04)

博士論文
[1]中國橡膠產(chǎn)業(yè)安全研究[D]. 王鋒.北京交通大學 2015

碩士論文
[1]新型負載型助劑對橡膠及其共混物結構和性能的影響[D]. 董煥煥.華南理工大學 2019



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