SSBR的结构和性能与轮胎滚动阻力的相关性研究

论文摘要

本文通过傅立叶红外光谱仪（FTIR）、核磁共振谱仪（NMR）、差示扫描量热仪（DSC）以及凝胶渗透色谱仪（GPC）等表征手段,对六种不同的溶聚丁苯橡胶SL563、3830、4850、HP350、HP355和5025-2的基本结构进行表征,同时,按照基本配方和实用配方制备胶料试样,借助常规力学性能、动态压缩生热和动态力学分析（RPA、DMTS）等测试方法,探讨了上述橡胶材料结构和性能的相关性,并据此优选出用于轮胎胶料时抗湿滑性能较高而滚动阻力较低的胶种。将优选出的SSBR橡胶试样与BR9000按照不同的用量加以并用,考察了不同并用比例对胶料动态和静态力学性能的影响,以此优选出二者的最佳并用比,然后考察了环保芳烃油用量、环烷油用量、白炭黑的种类和用量对SSBR/BR白炭黑补强并用胶的力学性能、生热性能和动态力学性能的影响。实验结果表明:SSBR SL563具有端基锡偶联结构,HP350和HP355为端基硅偶联结构,3830、4850和5025-2则是充油溶聚丁苯橡胶;其中SSBR 5025-2的乙烯基含量最高,4850的苯乙烯含量最高,3830的顺,反-1,4结构含量最高。SL563的Tg最低,而3830的分子量最高。SL563的生胶门尼粘度最高,4850的门尼粘度最低。端基锡偶联的SSBR SL563的炭黑补强硫化胶综合力学性能最好,端基硅偶联的HP355白炭黑补强硫化胶的综合力学性能较好,端基偶联橡胶综合力学性能较非偶联橡胶的好,且具有较高的回弹性,较低的生热,较好的耐磨性能。端基硅偶联的SSBR HP350和HP355硫化胶的Payne效应较小,HP355有着较好的抗湿滑性能,较低的滚动阻力。实验结果还表明,HP355/BR9000的并用比为75/25时,硫化胶的综合力学性能较好,生热量最低,在60℃时的tanδ值最低,预示着用于轮胎胶料时可能具有较低的滚动阻力。并用胶中顺丁胶含量的增加,将导致硫化胶的回弹性提高,但硬度和阿克隆磨耗值增加。实验过程中,随着胶料中填充油的用量增加,HP355/BR9000混炼胶的门尼粘度逐渐降低,加工性能得到改善;与此同时,HP355/BR9000硫化胶的回弹性增加,其硬度、生热和Payne效应降低。胶料中环保芳烃油用量的增加,在提高硫化胶抗湿滑性能的同时也降低了其滚动阻力。当填充油用量相同时,环烷油填充硫化胶60℃下的动态损耗较环保芳烃油的小,硫化胶表现出较低的滚动阻力。用量相同的条件下,白炭黑1115Mp相比于175Gr和1165Mp填充硫化胶的生热低、回弹性高,其Payne效应随白炭黑比表面积的增大而提高。实验发现白炭黑1115Mp补强硫化胶表现出较高的抗湿滑性能和较低的滚动阻力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 滚动阻力和抗湿滑性
• 1.2 滚动阻力的表征
• 1.2.1 损耗因子法
• 1.2.2 滚动指数法
• 1.2.3 回弹性表征法
• 1.2.4 旋转功率损耗仪测定法
• 1.2.5 滚动阻力的测试方法
• 1.3 聚合物体系的影响因素
• 1.3.1 玻璃化转变温度（Tg）
• 1.3.2 分子量和分子量分布
• 1.3.3 聚合物分子链微观结构
• 1.3.4 聚合物的链末端改性
• 1.3.5 新的聚合物的应用
• 1.4 填充补强体系
• 1.4.1 炭黑
• 1.4.2 白炭黑
• 1.4.3 短纤维
• 1.4.4 微晶纤维素
• 1.5 混炼工艺
• 1.6 本论文的研究意义和研究内容
• 1.6.1 研究的意义
• 1.6.2 研究的内容
• 第二章 溶聚丁苯橡胶的结构分析
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验的原材料
• 2.2.2 实验配方（质量份）
• 2.2.3 试样制备
• 2.2.4 实验设备
• 2.2.5 分析测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 SSBR 分子链结构的红外与核磁分析
• 2.3.2 GPC 及门尼粘度分析
• 2.3.3 玻璃化转化温度
• 2.4 炭黑补强不同溶聚丁苯橡胶的性能
• 2.4.1 炭黑补强溶聚丁苯橡胶混炼胶的加工性能
• 2.4.2 炭黑补强溶聚丁苯橡胶的物理机械性能
• 2.4.3 炭黑补强溶聚丁苯橡胶的热空气老化性能
• 2.4.4 炭黑补强溶聚丁苯橡胶混炼胶、硫化胶的动态应变分析
• 2.4.5 炭黑补强溶聚丁苯橡胶硫化胶的动态力学性能
• 2.5 白炭黑补强不同溶聚丁苯橡胶的性能
• 2.5.1 白炭黑补强溶聚丁苯橡胶混炼胶的加工性能
• 2.5.2 白炭黑补强溶聚丁苯橡胶的物理机械性能
• 2.5.3 白炭黑补强溶聚丁苯橡胶混炼胶、硫化胶的动态应变分析
• 2.5.4 白炭黑补强溶聚丁苯橡胶硫化胶的动态力学性能
• 2.6 本章小结
• 第三章 SSBR HP355/BR9000 并用胶性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验的原材料
• 3.2.2 实验配方（质量份）
• 3.2.3 试样制备
• 3.2.4 实验设备
• 3.2.5 分析测试
• 3.3 HP355/BR9000 并用比对胶料性能的影响
• 3.3.1 不同HP355/BR9000 并用比的混炼胶的加工性能
• 3.3.2 不同HP355/BR9000 并用比的硫化胶的力学性能
• 3.3.3 不同HP355/BR9000 并用比的硫化胶的热空气老化性能
• 3.3.4 不同HP355/BR9000 并用比的混炼胶、硫化胶的动态应变分析
• 3.3.5 不同HP355/BR9000 并用比的硫化胶的动态力学性能
• 3.4 环保芳烃油用量对HP355/BR9000 并用胶性能的影响
• 3.4.1 不同环保芳烃油用量的HP355/BR9000 混炼胶的加工性能
• 3.4.2 不同环保芳烃油用量的HP355/BR9000 硫化胶的力学性能
• 3.4.3 不同环保芳烃油用量的HP355
• 3.4.4 不同环保芳烃油用量的HP355/BR9000 混炼胶、硫化胶的动态应变分析
• 3.4.5 不同环保芳烃油用量的HP355/BR9000 硫化胶的动态力学性能
• 3.5 环烷油用量对HP355/BR9000 并用胶性能的影响
• 3.5.1 不同环烷油用量的HP355/BR9000 混炼胶的加工性能
• 3.5.2 不同环烷油用量的HP355/BR9000 硫化胶的力学性能
• 3.5.3 不同环烷油用量的HP355/BR9000 硫化胶的热空气老化性能
• 3.5.4 不同环烷油用量的HP355
• 3.5.5 不同环烷油用量的HP355/BR9000 硫化胶的动态力学性能
• 3.6 本章小结
• 第四章 白炭黑种类和用量对 HP355/BR9000 并用胶性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验的原材料
• 4.2.2 实验配方（质量份）
• 4.2.3 试样制备
• 4.2.4 实验设备
• 4.2.5 分析测试
• 4.3 白炭黑种类和用量对HP355/BR9000 混炼胶的加工性能的影响
• 4.4 白炭黑种类和用量对HP355/BR9000 硫化胶的力学性能的影响
• 4.5 不同白炭黑种类和用量的硫化胶的热空气老化性能
• 4.6 不同白炭黑种类和用量的混炼胶、硫化胶的RPA 动态应变分析
• 4.6.1 HP355/BR9000 混炼胶和硫化胶的储能模量 G'的 RPA 动态应变分析
• 4.6.2 HP355/BR9000 混炼胶和硫化胶的tanδ的RPA 动态应变分析
• 4.7 不同白炭黑种类和用量的硫化胶的动态力学性能
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士研究生期间发表的相关研究论文