新型多功能橡胶硫化助剂在胎面胶中的应用研究

作     者：徐琳钞 

作者单位：沈阳化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘大晨

授予年度：2022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）] 080502[工学-材料学] 

主      题：硫化体系 多功能硫化助剂 动态力学性能 相容性 共硫化 

摘      要：近年来,国际生产企业不断开展硫化助剂新产品研发工作,根据组成硫磺硫化体系各类助剂的作用与结构特征,在硫化效率、硫化历程、性能特征、针对性、污染性等方面涌现出许多硫化助剂新产品。其中一类兼具硫化、促进、活化、防焦、抗返原功能的单一化合物,以其“一剂多能的特点受到广泛关注。因此,本课题主要在单体橡胶轮胎胶料与并用胶轮胎胶料中研究了新型多功能硫化助剂WL207替代原有硫化剂与硫化促进剂的配合。对比分析硫化胶综合性能差异,探索用量变化对性能的影响规律,为WL207应用于轮胎胶料提供依据。通过对WL207用量变化的探索,选择WL207在不同橡胶基体下的最佳用量。并通过WL207配合体系与普通硫磺硫化体系对比的方式研究了不同硫化体系下,硫化胶的力学性能、硫化特性、动态力学热机械性能以及加工性能。通过FT-IR、NMR、TG、DSC等手段对WL207进行表征发现:WL207是具有活化基团、促进基团、硫化基团、防焦基团的单一化学成分物质,在硫化温度下,其分解过程中可释放活性硫并应用于橡胶的交联。通过静态力学性能及动态力学性能(DMA、RPA)等分析得知,WL207在NR、ESBR、SSBR、NR/ESBR、NR/SSBR子午胎中的最佳用量分别为4.5份、4.0份、3.5份、4.0份、4.0份。在不同硫化体系的对比当中,以NR为橡胶基体时,WL207配合的硫化胶拉伸强度略差,但具有较好的撕裂强度、抗湿滑性能、填料分散均匀,与橡胶的相容性较好;以ESBR为橡胶基体时,与普通硫磺硫化体系相比WL207配合具有优异的物理机械性能和良好的抗湿滑性,但滚动阻力较大。SEM表征:在WL207配合下填料与橡胶基体之间较强的作用力,橡胶基体对填料的包裹性强;以SSBR为橡胶基体时,与普通硫磺硫化体系相比WL207具有硫化速度快、交联网络结构完善,填料分布均匀、硫化胶力学性能好等优点,但动态力学性能略差;以NR/ESBR为橡胶基体时,与普通硫磺硫化体系的对比中,WL207硫化体系具有硫化不返原、填料与橡胶间作用力较强,支化度高,并用胶相容性好,不喷霜等特点。在动态力学性能对比中,硫磺硫化体系具有较低的滚动阻力,WL207硫化体系具有较好的抗湿滑性能,低温使用力学性能好;以NR/SSBR为橡胶基体时,尽管WL207硫化体系在物理机械性能上与普通硫磺硫化体系相差不大,但其具有硫化速度快、硫化平坦性好、硫化不返原、填料与橡胶基体相容性好等优点。经过以上研究发现在汽车轮胎制品应用中,WL207硫化体系可以替代普通硫磺硫化体系中硫化剂与促进剂的配合。并能够使填料与橡胶相容性更好、赋予橡胶制品更优异的动态力学性能、在并用胶中可以实现不同橡胶基体的共硫化。