【摘 要】
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异戊橡胶(IR)被认为是天然橡胶(NR)的理想替代材料,可用来缓解NR资源短缺情况。但IR的拉伸强度、撕裂强度明显低于NR,生热高,导致替代率不足20%。本文利用杜仲胶(EUG)高抗撕裂、耐疲劳、低生热的性能特点,分别采用物理组装和化学组装的方法实现EUG对IR的改性,并研究了两种改性方法中EUG对IR各项性能的影响。采用物理组装方法制备IR和环氧化杜仲胶(EEUG)并用胶(IR/EEUG),并采
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异戊橡胶(IR)被认为是天然橡胶(NR)的理想替代材料,可用来缓解NR资源短缺情况。但IR的拉伸强度、撕裂强度明显低于NR,生热高,导致替代率不足20%。本文利用杜仲胶(EUG)高抗撕裂、耐疲劳、低生热的性能特点,分别采用物理组装和化学组装的方法实现EUG对IR的改性,并研究了两种改性方法中EUG对IR各项性能的影响。采用物理组装方法制备IR和环氧化杜仲胶(EEUG)并用胶(IR/EEUG),并采用不含补强填料的胶料配方进行硫化。通过控制环氧度调控EUG的结晶行为和结晶结构,利用差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜(POM)和原子粒显微镜(AFM)分析了EEUG和IR/EEUG的结晶结构和相结构,重点研究了环氧度对IR/EEUG并用胶的硫化特性、结晶结构及静态和动态力学性能的影响。结果表明,EEUG由结晶结构转变为无定型结构的临界环氧度为21.0 mol%。EUG的硫化速率和交联程度都明显高于IR,90IR/10EEUG的硫化速率介于EUG和IR之间;随着环氧度的提高,90IR/10EEUG的t10和t90逐渐延长,但交联程度变化不大。环氧度为14.3 mol%、EEUG用量为10 phr的硫化胶(90IR/10EEUG-14.3)中可见少量微小晶体。随着EEUG-14.3用量增加,IR/EEUG-14.3硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率逐渐下降。随EEUG环氧度增加,90IR/10EEUG硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率同时增加,90IR/10EEUG-21.0拉伸性能最佳。EEUG-21.0容易发生应变诱导结晶,甚至通过EEUG和IR分子间相互作用引发IR应变诱导结晶是增强增韧的主要原因。EEUG的存在提高了IR在0℃时tanδ值,降低了60℃时tanδ值,有利于抗湿滑性和滚动阻力的改善。设计并制备了基于氢键的EUG和IR化学组装胶。首先采用乳液法分别对EUG和IR进行环氧化改性;再利用的氨基与环氧基团之间的化学反应将4-氨基吡啶(4-AP)分别接枝到EIR和EEUG分子主链上;最后,通过不同分子间吡啶基团之间的氢键作用实现二者化学组装。傅里叶红外光谱(FT-IR)和~1H核磁共振(~1H-NMR)谱图证实环氧化反应和4-AP基团接枝反应的发生,变温红外光谱(VT-IR)证实吡啶基团间氢键的存在。与物理共混方法相比,化学组装胶的拉伸强度和定伸强度得到明显的改善,拉伸强度由19.3 MPa提高到23.8 MPa;撕裂强度提高9.0%,压缩生热性能显著改善,底部温升从5.8℃降低至3.2℃。化学组装胶的独特相相结构、氢键的牺牲键作用以及EUG和IR分子间强相互作用对IR诱导结晶的促进作用是性能改善的原因。
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