不同改性方式预改性白炭黑的制备及在SSBR/BR中的应用研究

作     者：刘佳丽 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石艳;马勇

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：预改性 白炭黑 Si69 共混 溶聚丁苯橡胶 顺丁橡胶 

摘      要：白炭黑是用于橡胶补强的重要填料之一。白炭黑表面富含羟基,与非极性橡胶的相容性不佳,不能有效发挥填料补强作用。因此,工业上目前采用硅烷偶联剂Si69改性白炭黑,但是其仍面临亟待解决的问题,如白炭黑、Si69和橡胶生产混炼过程中生热高,料温难以控制,白炭黑的分散效果受到限制;橡胶吃填料困难;耗能高;乙醇气体的释放带来安全隐患等问题。本论文采用硅烷偶联剂Si69和分散剂AEO-9并用的方法对白炭黑进行改性,通过三种改性方式在白炭黑与Si69之间构建强化学结合,以提高白炭黑的有机程度,并将不同改性方式得到的预改性白炭黑填充到SSBR/BR中形成相应的复合材料,对所得粉体和复合材料的结构和性能进行测试分析。论文的主要包括:一.通过喷雾干燥法制备预改性白炭黑（Silica）。Zeta电位分析表明预改性白炭黑水浆稳定性良好。对不同比例Si69和AEO-9的预改性白炭黑粉体的CA、FT-IR、BET分析,结果表明预改性白炭黑表面接枝有Si69和AEO-9。Si69:AEO-9为11:1时的预改性白炭黑制备的Silica/SSBR/BR复合材料的综合性能最佳。二.喷雾干燥法的改性白炭黑在烘箱150℃热处理1 h得到热处理改性白炭黑（D-Silica）。TGA分析表明改性粉体的实际接枝量与理论接枝量几乎一致,总接枝量约为10%。Si69:AEO-9=8:4D的预改性白炭黑制备的D-Silica/SSBR/BR复合材料的静态力学性能较佳,Si69:AEO-9=3:9 D对应的动态机械性能较佳。三.通过高速粉碎细化法制备得到预改性白炭黑（C-Silica）,对环己烷相和水相中改性的白炭黑的测试分析表明偶联剂化学接枝在白炭黑的表面,接枝量均为5.7%;混炼形成的C-Silica/SSBR/BR复合材料的T90明显缩短,100%/300%定伸应力和拉伸强度都优于直接的干法共混,复合材料的TEM测试表明改性白炭黑均匀分散在橡胶基体中。四.通过盐酸调节Si69水解液的预水解与白炭黑浆液混合制备改性白炭黑（pH-Silica）。乙醇:水=9:1、pH=6-6.5 条件下制备的pH-Silica/SSBR/BR复合材料性能优异,100/300%定伸应力和拉伸强度高于直接干法共混,TEM和SEM结果都表明该条件下制备的预改性白炭黑在橡胶基体中分散理想。