中低分子量聚异丁烯在弹性密封复合材料中的应用研究

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聚异丁烯(PIB)是一种主链高度饱和的聚合物,依据分子量大小可以分为低分子量聚异丁烯(LMPIB)、中分子量聚异丁烯(MMPIB)和高分子量聚异丁烯(HMPIB)三类;低分子量聚异丁烯呈液态状,无毒、无色、无味;中、高分子量聚异丁烯呈粘稠状或半固体状。聚异丁烯具有良好的气密性和耐老化、抗腐蚀等特点,且与多数聚合物有着良好的相容性。本论文主要选取1300数均分子量聚异丁烯(PIB1300)和45000粘均分子量聚异丁烯(PIB45000)进行应用研究,研究内容如下:(1)将中、低分子量聚异丁烯作为溴化丁基胶轮胎气密层的改性添加剂,研究其对气密性、力学性能、加工性能的影响。其中10份PIB1300使得溴化丁基胶轮胎气密层的气密性提高约10%。实验表明中、低分子量聚异丁烯可以提高其加工性;在低温下可以提高硫化胶的最大损耗因子tanδmax;PIB1300使得拉伸强度、300%定伸应力、邵A硬度有所降低,撕裂强度和扯断伸长率则基本保持不变;PIB45000使得300%定伸应力和邵尔A硬度有所降低,10份PIB45000使得拉伸强度提高约6%,使得气密性提高约6.5%。扯断伸长率和撕裂强度基本保持稳定。中低分子量PIB可以显著降低溴化丁基胶基轮胎气密层的粘度,可以改善其作为轮胎气密层的粘合性能。(2)研究了采用聚异丁烯作为润滑渗透隔离助剂和载体聚合物,并辅以硅烷偶联剂对黏土进行表面改性,制备精细预分散黏土母胶;对比研究了市场上无机黏土粉体、有机黏土粉体制备的预分散黏土母胶对BIIR体系的轮胎气密层胶料的气密性、硫化特性、加工性能以及硫化胶静态力学性能的影响。研究结果表明,通过对黏土进行精细预分散处理,可以明显提高纳米黏土在气密层胶料中的分散速度和分散程度,进一步提升了气密层硫化胶的气密性,对于提升轮胎气密层胶料的界面粘合性和气密性有重要意义,同时可以采用价格低廉的天然橡胶部分替代价格较高的BIIR生胶,有助于降低配方成本,同时也提高了性能,因此,聚异丁烯以及聚异丁烯改性的精细预分散黏土母胶,有望成为轮胎气密层胶料的高性能添加配合剂。(3)研究了低分子量的HRPIB和中分子量的MMPIB协同改性制备微交联BIIR体系的轮胎自修复密封胶的配方和加工工艺,针对目前国内自修复安全防刺扎轮胎主要采用热塑性的热熔胶型自修复密封胶的现状,探索制备微交联型的BIIR自修复密封胶新体系,借鉴大陆马牌轮胎的自修复密封胶的特点,研发新型的微交联型自修复密封胶;由于中低分子量PIB的Tg较低,有望提高自修复密封胶在低温使用下的抗脆裂性能,通过轻度交联提高较高使用温度下的抗流淌性,目前该研究得到了玲珑轮胎产学研合作资助,有望尽快进入安全防刺扎轮胎市场。
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