环氧化改性杜仲胶与合成反式-1,4-聚异戊二烯的性能对比

基于天然杜仲胶(EUG)与人工合成反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)微观链结构和化学组成的差异,分别采用乳液工艺和溶液工艺对二者进行了环氧化改性。采用差示扫描量热、偏光显微镜(POM)、拉力试验、扫描电子显微镜和动态力学分析对比研究了环氧度对环氧化杜仲胶(EEUG)和环氧化合成反式-1,4-聚异戊二烯(ETPI)的结晶行为、拉伸性能、动态力学性能的影响。结果显示,随着环氧度的增加,EEUG和ETPI结晶度均降低,球晶尺寸减小,EEUG在环氧度超过摩尔分数20.6%后聚集态结构由结晶转变为无定型;ETPI在环氧度超过摩尔分数13.8%后DSC曲线上没有出现熔融峰和结晶峰,但POM下仍可观察到少量小球晶。环氧基团的不均匀分布导致了ETPI的局部结晶。拉伸性能显示随着环氧度增加,EEUG硫化胶拉伸强度降低,断裂伸长率明显增加,在环氧度摩尔分数大于20.6%后实现了材料由刚而韧的塑料向软而韧的弹性体的转变。ETPI硫化胶拉伸强度和断裂伸长率均低于TPI硫化胶。动态力学性能证实EUG的环氧化改性导致其聚集态结构的转变,且这种转变与环氧度之间有明确的对应关系。ETPI力学行为的改变与环氧度之间没有明确的对应关系。EEUG-20.6和ETPI-13.8的硫化胶显示出最大的0℃时tanδ值和最小的60℃时tanδ值,说明通过控制环氧度来控制材料的聚集态结构,可同时改善材料的抗湿滑性能和低滚动阻力。     

伸张疲劳对丁苯橡胶/反式-1,4-聚异戊二烯并用硫化胶结构和性能的影响

研究伸张疲劳对炭黑填充丁苯橡胶(SBR)硫化胶及SBR/反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)(质量比80/20,下同)并用硫化胶交联结构、动态性能和并用胶中TPI结晶性能的影响。结果表明,随着疲劳次数的增加,SBR硫化胶的拉伸强度、交联密度均大幅下降,tanδ峰值和E′小幅下降;而SBR/TPI硫化胶性能下降幅度较小,tanδ峰值和E′在疲劳初期有所下降;增加疲劳次数,TPI结晶衍射峰0.47nm对应的峰强不断减弱,0.39nm对应的峰强不断增强,同时在疲劳100万次时,SBR/TPI(80/20)硫化胶在晶面间距0.76nm处出现了新的结晶衍射峰。     

杜仲胶/天然橡胶并用硫化胶的力学性能

采用常规硫化方法,将杜仲胶(EUG)与天然橡胶(NR)共混硫化,研究不同EUG含量对并用硫化胶的力学性能、应力软化效应及动态力学性能的影响;并通过差示扫描量热法(DSC)对内部结晶进行表征,通过扫描电子显微镜(SEM)对硫化胶拉伸断面进行观察。实验结果表明,加入EUG使得并用硫化胶的断裂伸长率和拉伸强度都有所下降、应力和应变也逐渐降低;100%定伸应力和300%定伸应力增加;应力软化现象提高;玻璃化转变温度(T_g)向低温移动,储能模量降低。通过SEM的观察和DSC测试可知硫化胶内部含有部分结晶。     

白炭黑补强环氧化溶聚丁苯橡胶

为探究环氧化对白炭黑(SiO₂粒子)在溶聚丁苯橡胶(SSBR)基体中分散性的作用,首先,以SSBR和环氧化溶聚丁苯橡胶(ESSBR)为基体,白炭黑为补强填料,分别制备了SiO₂/SSBR、SiO₂/ESSBR混炼胶和硫化胶;然后,采用FTIR、SEM和其他测试方法研究了材料的结构、形貌、硫化特性、耐磨性能、准静态力学性能和动态力学性能。结果表明:随环氧度从0增大到14.73%,生胶的门尼黏度增大。ESSBR分子链中的环氧基团与SiO₂粒子表面的硅羟基反应形成稳定的化学键,抑制SiO₂粒子团聚,促进其均匀分散;当环氧度为6.87%时, SiO₂粒子在ESSBR中的分散性最好。随环氧度增大, SiO₂/ESSBR硫化胶的拉伸强度先增大后减小、耐磨性能先增强后减弱、断裂伸长率降低、100%和300%定伸强度增大、玻璃化转变温度升高、0℃时的损耗因子显著增大、抗湿滑性增强、60℃时的损耗因子略有增加且滚动阻力增大。因此, SSBR硫化胶经环氧化改性后综合性能提高,当其环氧度在6.87%~8.51%范围内时, SiO₂/ESSBR硫化胶的综合性能最优。      

杜仲胶/环氧树脂防腐涂料的制备与性能

采用乳液法对杜仲胶(EUG)进行环氧化,将得到的环氧杜仲胶(EEUG)与环氧树脂(E44)共混作为成膜物质,以乙酸乙酯为溶剂制作防腐涂料;通过改变杜仲胶环氧度以及基体配比(EEUG/E44)的方式进行涂敷,并对其进行红外光谱、核磁共振、电化学阻抗、附着力测试以及盐雾腐蚀试验等一系列表征。红外光谱分析和核磁共振分析表明成功制得了EEUG并计算出其环氧度;电化学阻抗分析、附着力分析、涂层形貌分析和耐盐雾分析表明使用环氧度低的EEUG涂层附着效果更佳,防腐性能更好。结果表明:适当添加EEUG可以增强涂层与金属基体的作用力并能有效延缓涂层的腐蚀;成膜物质的最佳配比为0. 5/1(EEUG/E44)。     

苯基硅橡胶的动态力学性能研究

用橡胶加工分析仪(RPA2000)表征了SE系列苯基硅橡胶在不同应变、温度、频率下的动态力学性能。结果表明:在不同应变下,SE系列硫化胶随应变的增大弹性模量G′减小,损耗因子tanδ略有上升,混炼胶的黏性扭矩S″增大;在不同温度下,损耗因子tanδ随温度的升高而降低;在不同频率下,混炼胶的损耗因子tanδ随频率的升高而降低,硫化胶的损耗因子tanδ随频率的升高而升高,混炼胶的损耗因子比硫化胶的损耗因子大得多。     

水相悬浮法合成环氧化反式-1,4-聚异戊二烯的组成与性能关系

采用水相悬浮法合成了平均环氧度为15%而组成及结构不同的环氧化反式-1,4-聚异戊二烯(ETPI-15),研究了组成及结构对ETPI-15性能的影响。差示扫描量热仪测试表明环氧化组分含量越高,其结晶度越低;ETPI-15生胶及未填充硫化胶的物理力学性能随着环氧化组分含量的变化而显示出规律性的变化;动态粘弹性测试表明较高环氧化组分的ETPI-15未填充硫化胶tanδ-T曲线的峰窄,具有良好的抗湿滑性和低滚动阻力,适合作高性能轮胎胎面胶材料使用,而较低环氧化组分含量的ETPI-15有效阻尼温域较宽,适合作为阻尼材料使用。     

聚己内酯增强生物基聚酯弹性体

针对生物基聚酯弹性体(BEE)力学性能较差的问题,采用聚己内酯(PCL)作为BEE的增强相,通过溶液共混及橡胶传统硫化工艺,制备了具有较高力学性能的生物基BEE/PCL硫化胶.通过动态力学性能、扫描电镜、差示扫描量热法、X射线衍射、力学性能测试等,对BEE/PCL硫化胶的相容性、微观相态、热性能及结晶性能、力学性能进行了表征.BEE/PCL硫化胶只有1个玻璃化转变温度,为热力学相容体系,但扫描电镜分析结果表明,BEE/PCL硫化胶为微观相分离体系.随着PCL含量的增加,BEE/PCL硫化胶的结晶度逐渐增加,拉伸强度逐渐增加,断裂伸长率先增加后降低.研究发现,当BEE与PCL的质量比为8:2,BEE/PCL硫化胶的力学性能较优,拉伸强度为5.1 MPa、断裂伸长率为292％.     

硅烷偶联剂KH550对NR硫化胶热氧老化性能的影响

研究了硅烷偶联剂KH550对NR硫化胶老化过程中的交联密度和力学性能的影响。结果表明,加入KH550可以减缓交联密度和损耗因子tanδ的变化,有效抑制NR硫化胶的热氧老化,同等老化条件下物理力学性能要好于无KH550填充的NR硫化胶。随着KH550用量的增大,上述硫化胶性能变化的趋势增强。     

氢化度与丙烯腈含量对HNBR硫化胶性能的影响

研究了氢化度和丙烯腈含量对氢化丁腈橡胶(HNBR)硫化特性、力学性能、热老化性能以及热性能的影响。利用核磁共振(NMR)考察了不同型号HNBR橡胶的交联性能;并采用凝胶色谱法(GPC)对生胶的分子量和分子量分布进行了测定,给出了橡胶门尼黏度与其分子量和分子量分布之间的关系。结果表明,随着氢化度与丙烯腈含量的增加,Tg升高;硫化胶的交联密度随着不饱和度和丙烯腈含量的增加而增加;氢化度升高,硫化胶的拉伸强度变化不大,扯断伸长率和撕裂强度降低,100%定伸增加;丙烯腈含量升高,硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和100%定伸提高,扯断伸长率变化不大。     

油酸酰胺对SBR/BR汽车橡胶衬套性能的影响

将油酸酰胺以不同份数分别加入到丁苯橡胶/顺丁橡胶(SBR/BR)共混胶中,并通过硫化特性、力学性能和摩擦系数等测试方法来表征胶料的性能。结果表明,随着油酸酰胺份数的增加,硫化胶的摩擦系数明显降低,断裂伸长率和屈挠性能明显提高。当硫化胶中油酸酰胺用量为10份时,与未添加油酸酰胺组相比,拉伸强度降低19.84%,断裂伸长率增大36.14%,硬度减小9.21%,静摩擦系数减小45.51%,动摩擦系数减小37.54%。通过橡胶加工性能分析和扫描电镜(SEM)等测试方法对胶料进行研究,发现油酸酰胺可使填料分散得更均匀。     

环氧化反式异戊橡胶/天然橡胶并用胶的疲劳和动态性能

研究了不同环氧度的环氧化反式异戊橡胶(ETPI)/天然橡胶(NR)(质量比15/85)并用胶的力学性能、疲劳性能及动态性能。力学性能测试表明,随ETPI环氧度的增加,拉伸、撕裂强度逐渐降低,100%和300%定伸强度逐渐增大;ETPI环氧度低于20%时,ETPI/NR并用胶硫化胶具有良好的力学性能和动态疲劳性能,与疲劳性能优异的TPI/NR并用胶接近,环氧度高于20%时疲劳性能明显降低;通过动态力学分析仪(DMA)和橡胶加工分析仪(RPA 2000)等测试进一步表明,并用胶的抗湿滑性能随ETPI环氧度增大而增强,滚动阻力随之增大。     

埃洛石纳米管及液体橡胶改性环氧复合材料性能研究

通过超声辅助机械分散技术制备了环氧/埃洛石纳米管与环氧/埃洛石纳米管/液体橡胶复合材料,借助差示扫描量热仪、拉伸测试和扫描电镜等手段研究了其固化行为、拉伸性能和断面形貌。结果表明:埃洛石纳米管及柔性橡胶在环氧树脂中呈均匀的分散状态;埃洛石纳米管使环氧树脂的拉伸强度和模量增加,断裂伸长率降低;柔性橡胶/埃洛石纳米管按比例复配可平衡环氧树脂的强度、模量和韧性。     

聚环氧棕榈油/聚乳酸共混物的动态硫化制备与性能

聚乳酸（PLA）具有优异的力学性能,无毒性、可再生、可生物降解,且生物相容性好,是目前应用最广泛的生物基塑料之一。然而,PLA价格高、脆性大、韧性差等缺点严重限制了其在更多领域的应用。为克服这些缺点,采用双螺杆挤出和注塑成型技术制备生物基的聚环氧棕榈油（PEPO）/聚乳酸（PLA）共混物以增强PLA的韧性,表征了共混物的结晶行为、流变性能、力学性能、热稳定性和微观形貌,以揭示PEPO与PLA的动态硫化机制及PEPO橡胶相对PLA的增韧机制。结果表明：环氧棕榈油（EPO）与PLA熔融共混过程中,EPO在阳离子引发剂的作用下发生自聚,进而在PLA基体中形成颗粒状PEPO橡胶相;两相结构的形成使共混物受力时发生塑性形变,导致PLA的韧性显著提升;当PEPO的用量为20wt%时,共混物的断裂伸长率和拉伸韧性分别从纯PLA的10%和4.7 MJ/m³提高至100%和30.4 MJ/m³,但其拉伸强度、拉伸模量、储存模量和玻璃化转变温度均呈现下降趋势。     

改性四氟乙烯-丙烯共聚橡胶的合成和性能

采用由过硫酸铵-甲醛次硫酸钠-硫酸亚铁-乙二胺四乙酸二钠组成的氧化-还原引发体系,经乳液聚合制备了少量巴豆酸乙烯酯(VCA)或甲基丙烯酸乙烯酯(VMA)改性的四氟乙烯-丙烯(TFE-P)共聚物生胶,对硫化前后的共聚物结构、硫化胶的拉伸性能和热稳定性等进行研究。发现VCA或VMA可有效共聚进入共聚物分子链,并导致共聚物平均相对分子质量的降低;少量VCA或VMA的引入显著提高了TFE-P共聚物的可交联性,并提高了硫化胶的拉伸强度和热稳定性,未补强TPE-P-VCA共聚物硫化胶的拉伸强度达16 MPa,断裂伸长率可达360%,补强后TPE-P-VCA共聚物硫化胶拉伸强度达19.8 MPa,断裂伸长率可达190%。     

杜仲胶对聚乳酸的增韧改性

通过熔融共混的方法,采用生物基高分子材料杜仲胶(EUG)对聚乳酸(PLA)进行增韧改性,并制备了PLA/EUG共混物。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射、差示扫描量热分析、动态力学性能测试和旋转流变仪表征了PLA/EUG共混物的相结构、结晶性能、热性能、动态力学性能和流变性能。实验结果表明,聚乳酸与杜仲胶为典型的热力学不相容体系;EUG以微米及亚微米的尺寸分散在聚乳酸中。通过对PLA/EUG共混物的拉伸性能和力学性能研究,发现EUG的加入明显地改变了共混物的拉伸行为,由纯PLA的脆性断裂向韧性断裂转变。当PLA/EUG共混物中PLA/EUG的质量比为90/10时,共混物的断裂伸长率较纯PLA提高了14倍,缺口冲击强度提高了5.8倍。共混物拉伸断面照片表明基体在断裂前发生了明显的塑性变形,在断裂过程中吸收了相当大的能量,从而使得共混物的韧性得以提高。EUG能有效地改善PLA的韧性,可以作为新型的聚乳酸增韧改性剂。     

环氧化天然橡胶改性石墨烯-炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

以环氧化天然橡胶(ENR)为界面改性剂,制备了石墨烯-炭黑/天然橡胶-ENR(GR-CB/NR-ENR)复合材料,研究了ENR用量对GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能、力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,ENR的加入可以改善GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能及CB粒子在天然橡胶基体中的分散性,增加GR与NR的相容性,增强填料与NR基体间的界面相容性,同时改善GR-CB/NR-ENR硫化胶的动态力学性能、物理性能和耐老化性能。当ENR添加量为6 wt%时,GR-CB/NR-ENR复合材料撕裂强度和拉伸强度最高,硫化胶耐老化性最好。随着ENR含量的增加,GR-CB/NR-ENR复合材料的压缩疲劳温度先升高后降低;随着应变的不断增大,GR-CB/NR-ENR复合材料的储能模量G'不断减小,损耗因子tanδ先增大后减小;动态模量随着应变的增加急剧下降。      

天然橡胶与其环氧化物并用胶基复合材料的黏弹阻尼性能

为改善天然橡胶（NR）的阻尼性能,在密炼机中以质量比20：80混合不同环氧度环氧化天然橡胶（ENR）与天然橡胶制备ENR-NR并用橡胶基体,在橡胶基体的混炼与开炼过程加入其他填充组分（硫磺、促进剂2,2'-二硫代二苯并噻唑（DM）、促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ）、ZnO、硬脂酸、炭黑）得到了宽温域阻尼ENR-NR基复合材料。采用橡胶加工分析仪和动态力学热分析仪,研究了ENR-NR混炼胶和硫化胶的动态力学和阻尼性能。结果表明：NR环氧化增强了分子链局部刚性,改善了胶体与填料的黏结性,但ENR吸附较多炭黑后不易均匀分散于连续相NR中。因此,ENR-NR并用混炼胶的黏度和储能模量随ENR环氧度增大而增加;在NR中加入ENR可改善硫化胶的弹性和阻尼性能。ENR-NR并用胶的有效阻尼温度范围拓宽到较高温度,环氧度为25的ENR与NR并用后,有效阻尼温度范围为-57~1℃,明显宽于NR的-57~-20℃,但高环氧度并用胶则出现阻尼失效区。加入少量ENR对NR的硬度、模量和断裂伸长率影响不大。     

填充系数和硫化温度对发泡橡胶的硫化/发泡过程、泡孔形态和动态力学性能的影响

考察了填充系数和硫化温度对发泡乙丙橡胶硫化/发泡过程、泡孔形态及其动态力学性能的影响.结果表明,填充系数和硫化温度对发泡压力、硫化时间和硫化转矩有明显影响.随填充系数增加,或硫化温度升高,泡孔面积逐渐减小,动态模量G′,G″呈减小趋势,损耗因子tanδ呈增加趋势.高填充系数的发泡橡胶具有较好的温度、应变稳定性,而且G″-频率曲线斜率高于低填充系数橡胶,表明前者具有较小且均匀的发泡结构,与显微镜结果相符.填充系数0.875时G″-应变曲线出现两个峰,第二个峰是由于应变破坏泡孔造成的.硫化温度对低填充系数橡胶动态力学性能的影响较大.     

动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯橡胶:流变、结晶和动态力学性能

运用动态硫化法制备EPDM/PP橡胶,研究了其流变行为、结晶及动态力学性能。利用扫描电镜观察了硫化EPDM/PP橡胶熔融共混后EPDM颗粒在PP基体中的分散情况。动态力学性能(DMA)和拉伸性能测试的结果显示橡塑比为40/60时,EPDM/PP橡胶的综合性能最为优异。研究了硫化EPDM/PP橡胶在黏性弹性区域的振荡剪切行为。DMA结果显示橡塑比提高导致储能模量与tanδ下降。流变行为表明,复合黏度随交联密度的增加而增加,弹性变形优于黏性流动。硫化过程使EPDM颗粒细化导致PP分子链结晶受阻。