淀粉/丁苯橡胶复合材料的制备与应用研究

论文摘要

据专利报道用玉米淀粉部分替代炭黑、白炭黑这样的传统填料可以改善胎面胶料的牵引性能和滞后损失，降低滚动阻力。本文研究了玉米淀粉部分代替炭黑对淀粉/炭黑/SBR胎面胶性能的影响。采用乳液共沉法(LCM)制备淀粉/SBR复合物，并考察了填料总用量为60份时，按比例减少炭黑用量对复合材料性能的影响。结果表明，添加10phr以内的淀粉对胶料力学性能和磨耗性能影响不大，硫化曲线显示淀粉有迟延硫化的作用，RPA显示60℃下tan6有所降低，DMTA显示材料的玻璃化转变温度变化不大。采用机械共混法(MCM)制备填料总量为60份，不同淀粉/炭黑并用比的淀粉/炭黑/SBR复合材料，结果表明，随着淀粉/炭黑并用比的增加，复合材料的拉伸强度变化呈下降趋势，扯断伸长率明显增加，材料的功率损耗值降低，但在定负荷下，材料的形变量增加；DMTA结果表明淀粉的加入对复合材料的玻璃化转变温度影响不大，但材料的抗湿滑性能变好；SEM照片显示复合材料的耐磨性能变差；研究了两种硅烷偶联剂Si69和KH792采用不同处理方法对淀粉/炭黑混合填料的改性效果，结果显示Si69改性淀粉并经热处理后可改善复合材料的动态性能。考察了淀粉/SBR复合材料以及淀粉/炭黑/SBR复合材料常温下浸水后的吸水率对静态力学性能的影响，研究结果表明：淀粉用量增加，复合材料的吸水率增加；淀粉的用量在20份范围内，随着材料浸水时间的延长，淀粉/炭黑/SBR复合材料的力学性能与纯SBR硫化胶和炭黑/SBR复合材料材料力学性能变化的趋势是一致。在材料浸水30天内，力学性能有所波动，当浸水至90天时，材料的力学性能与未浸水时材料的力学性能相差不大。考察了淀粉/NBR复合材料的性能，结果显示，淀粉含量增加，淀粉/NBR复合材料的力学性能变化不大；复合材料常温下浸油60天的质量溶胀率和体积溶胀率均下降，耐油性能变好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题简介
• 1.3 淀粉简介
• 1.3.1 淀粉的分子结构
• 1.3.2 淀粉的性质
• 1.3.3 淀粉粒的糊化与淀粉糊的性质
• 1.3.4 变性淀粉简介
• 1.4 淀粉在高分子中的应用
• 1.4.1 淀粉在塑料中的应用
• 1.4.1.1 淀粉填充型塑料
• 1.4.1.2 生物可降解塑料
• 1.4.1.3 纯淀粉塑料
• 1.4.1.4 以淀粉合成的塑料
• 1.4.2 淀粉在橡胶中的应用
• 1.4.2.1 用于橡胶的淀粉双黄原酸酯
• 1.4.2.2 新型橡胶填充剂——BioTred淀粉
• 1.5 轮胎用填料的简介
• 1.5.1 绿色轮胎简介
• 1.5.2 轮胎用填料新进展
• 1.5.2.1 炭黑的研究进展
• 1.5.2.2 白炭黑的研究进展
• 1.5.2.3 炭黑白炭黑并用对橡胶的补强
• 1.6 本课题的前期研究成果
• 1.7 论文选题的目的、意义和创新
• 2 实验部分
• 2.1 实验原材料及配方
• 2.1.1 原材料
• 2.1.2 实验配方
• 2.2 实验设备及测试仪器
• 2.3 实验工艺
• 2.3.1 技术路线1—乳液共沉法（LCM）
• 2.3.2 技术路线2—机械共混法（MCM）
• 2.3.3 淀粉/炭黑/橡胶复合材料的制备
• 2.4 性能测试及表征
• 2.4.1 硫化性能测试
• 2.4.2 硫化胶的静态力学性能测试
• 2.4.3 混炼胶、硫化胶的动态性能测试
• 2.4.4 功率损耗及动态生热测试
• 2.4.5 磨耗性能测试
• 2.4.6 硫化胶密度的测定
• 2.4.7 磨耗面观察
• 2.4.8 吸水性能的测试
• 2.4.9 耐油性能的测试
• 2.4.10 热老化实验
• 2.5 数据处理
• 3 结果与讨论
• 3.1 乳液共沉法制备淀粉/炭黑/SBR复合材料
• 3.1.1 对硫化性能的影响
• 3.1.2 对静态力学性能的影响
• 3.1.3 对动态力学性能的影响
• 3.1.4 功率损耗测试
• 3.1.5 DMTA分析
• 3.1.6 对磨耗性能的影响
• 3.2 不同方法制备淀粉/炭黑/SBR复合材料的考察
• 3.2.1 对硫化性能的影响
• 3.2.2 对静态力学性能的影响
• 3.2.3 对动态力学性能的影响
• 3.2.4 对动态生热性能的影响
• 3.2.5 对热老化性能的影响
• 3.3 机械共混法制备淀粉/炭黑/SBR复合材料
• 3.3.1 促进剂/硫磺变量对复合材料性能的影响
• 3.3.1.1 对硫化性能的影响
• 3.3.1.2 对静态力学性能的影响
• 3.3.1.3 对动态力学性能的影响
• 3.3.1.4 对动态生热性能的影响
• 3.3.2 淀粉变量对复合材料性能的影响
• 3.3.2.1 对硫化性能的影响
• 3.3.2.2 对静态力学性能的影响
• 3.3.2.3 混炼胶的RPA测试
• 3.3.2.4 硫化胶的RPA测试
• 3.3.2.5 功率损耗测试
• 3.3.2.6 DMTA分析
• 3.3.2.7 对磨耗性能的影响
• 3.3.3 偶联剂Si69对复合材料性能的影响
• 3.3.3.1 对硫化性能的影响
• 3.3.3.2 对静态力学性能的影响
• 3.3.3.3 对动态力学性能的影响
• 3.3.3.4 对动态生热性能的影响
• 3.3.4 热处理对复合材料的影响
• 3.3.4.1 对硫化性能的影响
• 3.3.4.2 对静态力学性能的影响
• 3.3.4.3 对动态力学性能的影响
• 3.3.5 偶联剂KH792对复合材料的影响
• 3.3.5.1 对硫化性能的影响
• 3.3.5.2 对静态力学性能的影响
• 3.3.5.3 对动态力学性能的影响
• 3.3.5.4 对动态生热性能的影响
• 3.3.6 淀粉/SBR和淀粉/炭黑/SBR复合材料的吸水性能考察
• 3.3.6.1 淀粉/SBR复合材料的吸水性能
• 3.3.6.1.1 吸水率
• 3.3.6.1.2 吸水对复合材料静态力学性能的影响
• 3.3.6.2 淀粉/炭黑/SBR复合材料的吸水性能
• 3.3.6.2.1 吸水率
• 3.3.6.2.2 吸水对淀粉/炭黑/SBR复合材料静态力学性能的影响
• 3.4 淀粉/NBR复合材料的性能研究
• 3.4.1 对硫化性能的影响
• 3.4.2 对静态力学性能的影响
• 3.4.3 对耐油性能的影响
• 3.4.4 DMTA分析
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书