反式-1，4-聚异戊二烯结晶性对SBR/TPI并用胶性能的影响

论文摘要

反式-1,4-聚异戊二烯（TPI）与通用橡胶并用后能显著改善共混硫化胶的动态性能,这可能与TPI独特的结晶性以及由此带来的链段规整性有关。本课题选用非晶的丁苯橡胶（SBR）与TPI并用,采用多种测试手段表征了TPI的结晶特性,从TPI结晶的角度对不同硫化体系SBR/TPI并用胶的物理及动态性能进行了研究。对TPI结晶性能的测试结果表明,其差示扫描量热仪（DSC）曲线上有α和β两种晶型的熔融峰,β晶型熔点随升温速率的提高逐渐升高;消除热历史后,α晶型熔融峰随升温速率的提高逐渐消失;冷冻对纯TPI的结晶度影响不大。偏光显微镜（POM）分析结果显示,TPI在不同条件下结晶得到不同的晶体形貌。傅立叶变换红外光谱（FTIR）测试结果显示,门尼粘度对TPI的吸收频率没有影响;与浇铸薄膜相比,热压薄膜的红外曲线上出现了新的肩峰,并且602cm-1和474cm-1处吸收峰尖锐得多;TPI在45℃下冷却的结晶度高于0℃下冷却的试样。X射线衍射（XRD）结果显示,TPI具有明显的拉伸诱导结晶特性;SBR/TPI并用硫化胶的结晶衍射峰强度依次为:预拉伸试样>拉断试样>原始试样;炭黑填充的SBR/TPI并用硫化胶比未填充试样的结晶衍射峰强度低得多。研究了TPI结晶性对未填充CV体系硫化SBR/TPI并用胶性能的影响。结果表明,冷冻结晶对SBR/TPI并用硫化胶的拉伸性能影响不大,而拉伸诱导结晶提高了其拉伸强度和100%定伸应力,并降低了其扯断伸长率;SBR/TPI并用硫化胶在低拉伸速率下的拉伸强度大于高拉伸速率下的结果。TPI含量增大,SBR/TPI并用硫化胶的压缩强度和压缩永久变形增大;SBR/TPI并用硫化胶的Tg移向低温,tanδ峰值逐渐降低。添加20-30份TPI的SBR/TPI硫化胶疲劳寿命最长;伸张疲劳测试过程中,TPI产生拉伸诱导结晶,随着TPI含量的增大,SBR/TPI硫化胶疲劳断面逐渐变得粗糙。TPI结晶性对未填充不同硫化体系硫化SBR/TPI并用胶性能影响的研究结果表明,SBR/TPI并用硫化胶的结晶熔融焓、拉伸强度和压缩强度依次为:DCP体系>EV体系>CV体系;CV体系硫化胶料的tanδ峰值最大,DCP硫化的胶料最低,EV体系胶料居中。最后考察了TPI结晶性对炭黑填充CV体系硫化SBR/TPI并用胶性能的影响。结果显示,炭黑填充的SBR/TPI并用硫化胶比未填充胶料的拉伸强度明显提高;未填充的胶料扯断伸长率先降低后提高,填充胶料整体上呈现出下降的趋势;未填充以及填充胶料的100%定伸应力都随着TPI含量的增大而提高;与500mm/min拉伸速率相比,炭黑填充的胶料在50mm/min拉伸速率下的拉伸强度增长的幅度小于未填充胶料。SEM照片显示,与未填充胶料相比,炭黑填充SBR/TPI并用硫化胶的拉伸断面粗糙的多,且随着TPI含量的增大,其断面结构越来越复杂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1. 反式-1,4-聚异戊二烯
• 1.1 合成反式-1,4-聚异戊二烯的国内外发展现状、用途及展望
• 1.2 反式-1,4-聚异戊二烯的结构特性
• 1.3 TPI 的硫化特性
• 1.3.1 TPI 硫化过程的三个阶段
• 1.3.2 TPI 的硫化弹性机理
• 1.3.3 TPI 的过渡特征
• 1.4 TPI 的加工性
• 1.4.1 配合
• 1.4.2 硫化
• 1.4.3 共混
• 2. 反式-1,4-聚异戊二烯的结晶行为
• 2.1 天然古塔波胶的结晶行为
• 2.1.1 古塔波胶的晶型
• 2.1.2 构象转变
• 2.2 人工合成反式-1,4-聚异戊二烯的结晶行为
• 2.2.1 TPI 的结晶特性
• 2.2.2 TPI/NR 共混胶中TPI 的结晶行为
• 2.2.3 嵌段共聚物中TPI 的结晶行为
• 2.2.4 环氧TPI（ETPI）的结晶行为
• 2.3 影响TPI 结晶性能的因素
• 2.3.1 分子量对TPI 结晶性能的影响
• 2.3.2 交联对TPI 结晶性能的影响
• 2.3.3 填料对TPI 结晶性能的影响
• 2.3.4 温度对TPI 结晶性能的影响
• 2.3.5 与通用橡胶并用对TPI 结晶性能的影响
• 3. 疲劳性能
• 3.1 断裂形貌特征
• 3.2 影响橡胶疲劳行为的因素
• 3.2.1 不均匀性
• 3.2.2 能量输入
• 3.2.3 应变周期
• 3.2.4 频率
• 3.2.5 温度
• 3.2.6 配合体系的影响
• 4. 课题研究目的与意义
• 4.1 课题意义与目的
• 4.2 主题背景
• 第二章 实验部分
• 1. 主要原材料
• 2. 实验设备和仪器
• 3. 基本配方
• 4. 试样制备
• 5. 性能测试
• 5.1 常规性能测试
• 5.2 门尼粘度
• 5.3 硫化时间
• 5.4 静压缩性能
• 5.5 DSC 测试
• 5.6 偏光显微镜（POM）分析
• 5.7 XRD 测试
• 5.8 傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析
• 5.9 动态力学性能
• 5.10 伸张疲劳测试
• 5.11 断面形貌分析
• 第三章 结果与讨论
• 第一部分 纯 TPI 的结晶性研究
• 1.DSC 曲线
• 2.POM 分析
• 3.FTIR
• 3.1 门尼粘度对TPI 薄膜红外光谱的影响
• 3.2 制样方法对TPI 薄膜红外特性的影响
• 3.3 冷却温度对试样红外谱线指纹区的影响
• 3.4 拉伸试样的红外特性
• 4.XRD 分析
• 5. 小结
• 第二部分 TPI 结晶性对未填充TPI 和 SBR
• 1.TPI 结晶性对CV 体系硫化 SBR/TPI 并用胶性能的影响
• 1.1 DSC 曲线
• 1.1.1 混炼胶的结晶特性
• 1.1.2 混炼胶的硫化特性
• 1.2 硫化胶的结晶特性
• 1.3 硫化特性
• 1.4 XRD 分析
• 1.5 物理性能
• 1.5.1 拉伸性能
• 1.5.2 耐老化性能
• 1.5.3 压缩性能
• 1.6 动态力学性能
• 1.7 拉伸断面形貌分析
• 1.7.1 体视显微镜分析
• 1.7.2 SEM 分析
• 1.8 小结
• 2.TPI 结晶性对EV 体系硫化 SBR/TPI 并用胶性能的影响
• 2.1 硫化特性
• 2.2 结晶特性
• 2.3 物理机械性能
• 2.3.1 拉伸性能
• 2.3.2 耐老化性能
• 2.3.3 压缩性能
• 2.4 动态力学性能
• 2.5 小结
• 3.TPI 结晶性对DCP 变量下纯TPI 胶料性能的影响
• 3.1 硫化特性
• 3.2 TPI 硫化胶的DSC 曲线
• 3.3 物理机械性能
• 3.3.1 拉伸性能
• 3.3.2 压缩性能
• 3.4 动态力学性能
• 3.5 小结
• 4.TPI 结晶性对DCP 硫化SBR/TPI 并用胶性能的影响
• 4.1 硫化特性
• 4.2 DSC 曲线
• 4.3 物理机械性能
• 4.3.1 拉伸性能
• 4.3.2 耐老化性能
• 4.3.3 压缩性能
• 4.4 动态力学性能
• 4.5 小结
• 第三部分 TPI 结晶性对炭黑填充 CV 体系硫化 TPI/SBR 并用胶性能的影响
• 1. 硫化特性
• 2.XRD 分析
• 3. 物理机械性能
• 3.1 拉伸性能
• 3.2 耐老化性能
• 3.3 压缩性能
• 4. 拉伸断面形貌分析
• 4.1 体视显微镜分析
• 4.2 SEM 分析
• 5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文