论文部分内容阅读
轮胎气密层的气密性能对于轮胎滚动阻力和轮胎磨耗的影响力是非常大的,研究纳米填料/橡胶复合材料的气密性能显得十分重要。作为纳米填料,氧化石墨烯(GO)在具有气体阻隔性的同时,还具备优异的机械性能、导电、导热性能等。然而GO由于大比表面积,强范德华力和结构中的π-π共轭易实现GO片层之间不可逆的团聚。而实现GO在橡胶基体中的良好分散,以及改善GO-橡胶界面结构是制备高性能GO/橡胶复合材料的关键。基于此,本文开展了 GO改性及氧化石墨烯/乳聚丁苯橡胶复合材料(GO/ESBR)的研究,主要内容如下:(1)采用界面剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)辅助改性GO的分散,并采用氨基类的硅烷偶联剂γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对GO进行化学功能化改性,制备了 KH550-GO/SDBS/SBR复合材料和KH550-GO/PSS/SBR复合材料。研究表明,相对于 KH550-GO/PSS/SBR 复合材料,KH550-GO/SDBS/SBR 复合材料具有更强的填料网络结构,因此具有更高的定伸强度,但拉伸强度和撕裂强度下降。在气密性能方面,SDBS相比于PSS更加有助于KH550-GO在橡胶中的分散,分散良好的GO延长气体分子的扩散途径,KH550-GO/SDBS/SBR复合材料气密性能也更好。(2)采用脂肪族胺类十八胺(ODA)对GO进行化学功能化改性,得到ODA-GO,与丁苯胶乳进行复合,进一步采用不同的絮凝剂(浓硫酸和氯化钙)絮凝得到HODA-GO/SBR复合材料和CaODA-GO/SBR复合材料。研究表明,HODA-GO在丁苯橡胶中实现良好的分散,并形成了较强的填料网络。HODA-GO在SBR基体中有一定的取向;复合材料的100%和300%定伸应力随着石墨烯用量的增加均有增加趋势。与CaODA-GO/SBR体系相比,HODA-GO/SBR复合材料的气密性能普遍得到提升。在此基础上采用添加硫磺含量来改变体系交联网络,发现随着硫磺含量的增加,体系的交联密度增加,进而HODA-GO的气密性能进一步得到提升。(3)采用巯基类的硅烷偶联剂γ—巯丙基三甲氧基硅烷(KH580)对絮凝胶GO/SBR进行改性处理,研究KH580的加入对GO/SBR复合材料性能的影响。研究表明,由于将GO与SBR进行预絮凝,因此体系中GO分散均匀,而KH580的加入使得GO与SBR的界面作用增强,体系的交联网络增强,从而其力学性能和气密性能得到提高。