呂 瑤,王新原,黃意棋,劉華潤(rùn),楊 鳳,方慶紅**

(1.沈陽化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110142;2.遼寧省橡膠彈性體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧 沈陽 110142)

天然橡膠(NR)是一種以順式-1,4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子材料,是我國(guó)國(guó)防工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)材料,是一種重要的戰(zhàn)略物質(zhì)。受自然條件限制,我國(guó)適宜種植NR的區(qū)域十分有限,僅在海南、云南等地少量種植。同時(shí),我國(guó)NR消耗量巨大,導(dǎo)致我國(guó)超過70%的NR依賴進(jìn)口,嚴(yán)重受制于人。開發(fā)NR替代品,降低我國(guó)NR進(jìn)口依存度,對(duì)于緩解目前嚴(yán)重依賴國(guó)外的被動(dòng)局面具有重要的戰(zhàn)略意義。異戊橡膠(IR,人工合成順式-聚異戊二烯)是結(jié)構(gòu)和性能最接近NR的合成橡膠膠種。但I(xiàn)R應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶能力不足、生膠格林強(qiáng)度較NR低、加工性能差。與硫化的NR比,IR硫化膠的硬度、定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度比較低,抗撕裂性能和抗裂紋生長(zhǎng)性能等仍然與NR有較大差距。目前,IR替代NR比例僅占20%[1],IR市場(chǎng)發(fā)展空間嚴(yán)重受限。

杜仲膠(EUG)是我國(guó)特有的生物高分子材料,與NR互為同分異構(gòu)體。近年來,它被視為世界上除NR之外具有巨大開發(fā)前景的優(yōu)質(zhì)天然膠資源之一[2]。多項(xiàng)研究表明,EUG與NR、丁苯橡膠、氯丁橡膠等具有良好的相容性,因EUG的對(duì)稱有序鏈結(jié)構(gòu),共固化后硫化膠中EUG中存在微晶,呈現(xiàn)高耐磨、高抗撕裂、優(yōu)異耐疲勞、抗?jié)窕?、?dòng)態(tài)滯后小等優(yōu)點(diǎn)[3],是未來替代NR和石油基合成橡膠的理想材料。但EUG易結(jié)晶的特性所引發(fā)的下述問題限制了其工業(yè)化進(jìn)程[4]:第一,由于EUG易結(jié)晶的特點(diǎn),與其他橡膠并用時(shí),存在常溫加工差異以及難以精準(zhǔn)調(diào)控結(jié)晶度;第二,物理共混體系中填料分散不均勻[5];第三,物理共混硫化膠為“海-島”兩相結(jié)構(gòu),其相結(jié)構(gòu)和界面參數(shù)不易調(diào)控[6]。因此,如何解決上述問題,成為目前橡膠領(lǐng)域研究的熱門話題。

現(xiàn)階段高性能輪胎用橡膠材料主要采用納米顆粒進(jìn)行增強(qiáng)。而炭黑是橡膠增強(qiáng)的傳統(tǒng)納米填料,其研究時(shí)長(zhǎng)已達(dá)150年。自20世紀(jì)90年代,粒子更細(xì)、表面含有可反應(yīng)硅羥基的納米二氧化硅(SiO2,白炭黑)開始應(yīng)用于輪胎橡膠的增強(qiáng)[7]。通過應(yīng)用硅烷偶聯(lián)劑使白炭黑與橡膠間形成適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)“橋連”,可顯著降低橡膠材料的滯后損失,降低輪胎滾動(dòng)阻力,改善抗?jié)窕阅躘8]。由于白炭黑表面硅氧健以及硅羥基的存在,當(dāng)白炭黑直接加入到橡膠中進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)時(shí),白炭黑粒子之間由于氫健的作用而發(fā)生聚集,導(dǎo)致補(bǔ)強(qiáng)后的橡膠性能很差[9]。冷澤鍵等[10]采用白炭黑替代一部分炭黑,并加入一定量的硅烷偶聯(lián)劑,發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的佩恩效應(yīng)明顯降低,胎面膠的滯后效應(yīng)和滾動(dòng)阻力有了明顯的改善。Chu等[11]采用炭黑、白炭黑與黏土并用體系,在苛刻的路況環(huán)境下,該體系制備的輪胎均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐切割、耐磨耗、抗崩花掉塊性能,輪胎胎面花紋完整,磨耗較少,服役壽命至少提高20%以上。

化學(xué)合成和組裝是科學(xué)家們創(chuàng)造各類新物質(zhì)和新材料的兩種基本手段,化學(xué)家致力于利用鍵能較弱的各種非共價(jià)鍵,包括氫鍵、π-π相互作用、偶極作用、靜電作用和親疏水作用等,構(gòu)筑具有更復(fù)雜結(jié)構(gòu)和更強(qiáng)功能的各類分子組裝體[12]。本文以IR和EUG為基材,以炭黑和白炭黑為增強(qiáng)填料,通過引入四氨基吡啶提供氫鍵,使得兩種橡膠以化學(xué)鏈接的方式組合,在基于動(dòng)態(tài)氫鍵的IR和EUG的化學(xué)組裝膠合成的基礎(chǔ)上,對(duì)比研究了硫化助劑種類和用量對(duì)物理共混體系和化學(xué)組裝體系硫化特性的影響;化學(xué)組裝體系和物理共混體系相結(jié)構(gòu)對(duì)比;促進(jìn)劑對(duì)組裝膠硫化特性和填料分散性的影響;氫鍵的存在和白炭黑的引入對(duì)物理共混體系和化學(xué)組裝體系各項(xiàng)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

EUG:經(jīng)甲苯-乙醇體系溶解-沉淀提純后使用,山東貝隆新材料科技有限公司;IR:三橡輪胎有限公司;甲苯:分析純,天津華東試劑廠;石油醚(90-120):分析純,天津博迪化工股份有限公司;甲酸(HCOOH,88%)、雙氧水(H2O2,30%):天津市大茂化學(xué)試劑廠;4-氨基吡啶(4-AP):分析純,上海麥克林生化科技有限公司;炭黑N234、白炭黑、不溶性硫磺、氧化鋅、硬脂酸、防老劑4010、RD、促進(jìn)劑NS、促進(jìn)劑DZ:三橡輪胎有限公司。

1.2 儀器及設(shè)備

RM-200A型轉(zhuǎn)矩流變儀:哈爾濱哈普電氣技術(shù)有限公司;SS-8160A50-S型平板硫化儀:東莞市松恕檢測(cè)儀器有限公司;3365型萬能試驗(yàn)機(jī):美國(guó)英斯特朗公司;XHS型邵氏硬度計(jì):營(yíng)口市材料試驗(yàn)機(jī)廠;DMA850型動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀:美國(guó)TA公司;HITACHIS-570型掃描電子顯微鏡:日本日立公司。

1.3 試樣制備

1.3.1 IR-EUG的化學(xué)組裝過程

在硫化過程中實(shí)現(xiàn)IR與EUG的化學(xué)組裝。將90份(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)GEIR和10份GEEUG加入到RM-200A型轉(zhuǎn)矩流變儀中,溫度設(shè)定為70 ℃。在60 r/min轉(zhuǎn)速下混合15 min,依次加入5份氧化鋅、2份硬脂酸、1份防老劑RD、1份防老劑4010、1份促進(jìn)劑NS、15份炭黑 N234,3.75份偶聯(lián)劑 Si69、15份白炭黑、2.5份S,繼續(xù)混合1.5 min后出料,在145 ℃、35 MPa條件下硫化得到化學(xué)組裝硫化膠,簡(jiǎn)寫為CA15CB15SiO2硫化膠。

1.3.2 IR、EUG和物理共混體系的制備過程

分別將100份(質(zhì)量份數(shù),下同) IR、100份 EUG、90 份IR和10份EUG加入到RM-200A型轉(zhuǎn)矩流變儀中,溫度設(shè)定為70 ℃。在60 r/min轉(zhuǎn)速下混合15 min,依次加入5份氧化鋅、2份硬脂酸、1份防老劑RD、1份防老劑4010、1份促進(jìn)劑 NS、15份炭黑N234,3.75份偶聯(lián)劑 Si69、15份白炭黑、2.5份S,繼續(xù)混合1.5 min后出料,在145 ℃、35 MPa條件下硫化得到IR、EUG、90份IR和10份EUG的物理共混體系的硫化膠,分別簡(jiǎn)寫為IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2、PB15CB15SiO2。

1.4 測(cè)試與表征

1.4.1 拉伸性能和撕裂性能

拉伸性能和撕裂性能在萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。拉伸性能按照GB/T 1040.1—2006進(jìn)行測(cè)試,速率為500 mm/min;撕裂性能按照GB/T 529—1999進(jìn)行測(cè)試,速率為100 mm/min。

1.4.2 動(dòng)態(tài)機(jī)械性能

DMA曲線動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀上進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試條件:頻率為10 Hz,溫度為-100～80 ℃,升溫速率為5 ℃/min,測(cè)試模式為單懸臂梁模式。

1.4.3 掃描電子顯微鏡分析

通過掃描電子顯微鏡觀察分析樣品淬斷面的形貌。

1.4.4 耐屈撓疲勞性能

在屈撓疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。室溫條件下按照GB/T 13934—92進(jìn)行測(cè)試,夾持器運(yùn)動(dòng)頻率為(5.00±0.17)Hz(290～310 r/min)。

1.4.5 動(dòng)態(tài)壓縮生熱性能

在壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。按照GB/T 1687—2016進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試條件:測(cè)試溫度為55 ℃、預(yù)熱時(shí)間為30 min、測(cè)試時(shí)間為25 min、壓縮頻率為30 Hz、預(yù)應(yīng)力為1.0 MPa。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化反應(yīng)條件對(duì)組裝膠硫化特性的影響

CA15CB15SiO2化學(xué)組裝膠分子結(jié)構(gòu)中含有吡啶基團(tuán)、氨基和環(huán)氧基團(tuán),可以與硫化體系中的促進(jìn)劑和活化劑發(fā)生相互作用,從而影響硫化反應(yīng)進(jìn)程。為此,采用L4(23)正交實(shí)驗(yàn),研究了硫磺用量、進(jìn)劑種類和用量對(duì)化學(xué)組裝膠的硫化特性的影響。圖1為對(duì)應(yīng)正交實(shí)驗(yàn)不同體系的硫化曲線。

硫化時(shí)間/min圖1 正交實(shí)驗(yàn)硫化膠對(duì)應(yīng)硫化曲線

正交實(shí)驗(yàn)因子、水平及結(jié)果見表1。其中,焦燒時(shí)間(t10)和工藝正硫化時(shí)間(t90)分別為加熱開始至轉(zhuǎn)矩上升到最大轉(zhuǎn)矩(MH)的10%和90%所需要的時(shí)間;ΔM是以MH與最低扭矩(ML)的差值,可以間接反映交聯(lián)程度[13]。

表1 促進(jìn)劑種類、用量及硫磺用量對(duì)硫化膠硫化特性的影響正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果1)

1) A為促進(jìn)劑用量(質(zhì)量份);B為硫磺用量(質(zhì)量份);C為促進(jìn)劑種類;K1,K2為每個(gè)因子各水平下試驗(yàn)指標(biāo)值之和;k1,k2為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)平均值;R為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)極差值。

根據(jù)圖1和表1,與DZ體系相比,NS體系呈現(xiàn)出明顯短的t10和更快的硫化速率,NS體系的t10和t90均明顯小于DZ體系。NS和DZ均為次磺酰胺類促進(jìn)劑,次磺酰胺類促進(jìn)劑的t10的長(zhǎng)短和硫化速率的快慢取決于促進(jìn)劑分子中胺的性質(zhì)。胺的堿性越強(qiáng),硫化速率越快;胺的空間位阻越大,t10越長(zhǎng),而硫化速率下降[14]。根據(jù)圖2中二者的分子結(jié)構(gòu),DZ分子中胺的空間位阻明顯大于NS分子;NS分子中胺的酸度系數(shù)(pKa)為0.55±1.95,DZ的pKa為0.23±0.20,DZ的堿性明顯弱于NS,因此,NS更有利于化學(xué)組裝膠的快速充分硫化。

圖2 NS和DZ的分子結(jié)構(gòu)式

從表1還可以看出,隨著硫磺用量和促進(jìn)劑用量的增加,t10和t90減小,ΔM增加。以ΔM為目標(biāo)函數(shù),對(duì)影響組裝膠硫化特性的上述主要因素進(jìn)行了優(yōu)選。從表1可以看出,三個(gè)實(shí)驗(yàn)因素對(duì)化學(xué)組裝膠硫化特性的影響由大到小的順序?yàn)?硫磺用量、促進(jìn)劑種類、促進(jìn)劑用量,最佳硫化配方為促進(jìn)劑為NS、用量為1份,硫磺用量為2.5份。

進(jìn)一步對(duì)比分析了最佳硫化配方條件下IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2、PB15CB15SiO2和CA15CB15SiO2硫化膠體系的硫化特性,硫化曲線見圖3,硫化特性數(shù)據(jù)列于表2。

硫化時(shí)間/min圖3 硫化膠的硫化曲線

表2 硫化膠的硫化特性數(shù)據(jù)

根據(jù)圖3可知,EUG15CB15SiO2體系的t10和t90明顯低于IR15CB15SiO2體系,ΔM值高于IR15 CB15SiO2體系,這一結(jié)果與無填料的對(duì)應(yīng)體系結(jié)果一致,證實(shí)反式-聚異戊二烯分子的硫化反應(yīng)的速率高于順式-聚異戊二烯體系。PB15 CB15SiO2體系的硫化特性與IR15CB15SiO2體系幾乎相同。與PB15CB15SiO2相比,CA15CB 15SiO2的t10和t90明顯低于物理共混體系,原因是堿性吡啶基團(tuán)可以加速硫化反應(yīng)[15]。

2.2 IR、EUG、物理共混體系和化學(xué)組裝體系硫化膠力學(xué)性能對(duì)比

圖4為IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2、PB15CB15SiO2和CA15CB15SiO2四種硫化膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,表3總結(jié)了四種硫化膠的力學(xué)性能。

形變程度伸長(zhǎng)率/%圖4 硫化膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

表3 硫化膠的力學(xué)性能對(duì)比

由圖4可知,EUG體系的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與其他三體系不同,首先發(fā)生彈性變形,然后出現(xiàn)屈服現(xiàn)象,當(dāng)應(yīng)變量達(dá)到100%附近,隨著應(yīng)變的增加,開始發(fā)生應(yīng)變硬化,直至斷裂。IR15CB15 SiO2、PB15CB15SiO2和CA15CB15SiO2體系均表現(xiàn)出軟而韌的彈性體的應(yīng)力-應(yīng)變行為,隨應(yīng)力增加、應(yīng)變量增加,在伸長(zhǎng)率超過200%后緩慢發(fā)生應(yīng)變硬化,直至斷裂。不同之處在于,CA15 CB15SiO2體系應(yīng)變硬化出現(xiàn)早,且程度最大;PB15CB15SiO2體系出現(xiàn)應(yīng)變硬化最晚、程度最小。這一結(jié)果說明,炭黑和白炭黑填料的存在沒有破壞化學(xué)組裝膠體系中IR和EUG分子鏈之間的氫鍵作用,分子間氫鍵促進(jìn)了化學(xué)組裝膠體系的應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶行為[6]。

根據(jù)表3,EUG15CB15SiO2體系的硬度是IR15CB15SiO2的174%、PB15CB15SiO2和CA15 CB15SiO2的硬度相差不大、CA15CB15SiO2的硬度略大于PB15CB15SiO2體系。EUG15CB15SiO2體系的拉伸強(qiáng)度小于IR15CB15SiO2體系,但定伸模量和斷裂伸長(zhǎng)率均明顯高于IR15CB15SiO2硫化膠。與IR15CB15SiO2相比,PB15CB15SiO2硫化膠的拉伸強(qiáng)度和定伸模量均有所降低,斷裂伸長(zhǎng)率稍有增加。CA15CB15SiO2的定伸應(yīng)力與IR15CB15SiO2相當(dāng),拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均為四種硫化膠的最大值,拉伸強(qiáng)度高達(dá)28.82%,斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)715%。圖5為IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2、PB15CB15SiO2及CA15CB15SiO2硫化膠的撕裂強(qiáng)度對(duì)比。

圖5 硫化膠的撕裂強(qiáng)度

從圖5可以看出,化學(xué)組裝膠表現(xiàn)出最高的撕裂強(qiáng)度。綜上所述,化學(xué)組裝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能,分析原因在于,該體系中同時(shí)存在犧牲鍵和納米增強(qiáng)兩種橡膠增強(qiáng)技術(shù)[16-18]。納米尺寸白炭黑增強(qiáng)粒子的存在和均勻分散可顯著提高硫化膠的拉伸強(qiáng)度。此外,在拉伸過程中,氫鍵作為犧牲鍵優(yōu)先斷裂,消耗大量的能量;氫鍵作用可明顯促進(jìn)橡膠分子間的應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶,因此可以增強(qiáng)增韌[19]。此外,物理共混體系和化學(xué)組裝體系拉伸性能的差異還應(yīng)與二者填料分散情況和相結(jié)構(gòu)有關(guān)。

為了對(duì)比物理共混體系和化學(xué)組裝體系中氧化鋅和填料的分散情況以及相結(jié)構(gòu)的差異,采用SEM觀察了IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2、PB15CB15SiO2及CA15CB15SiO2淬斷面的形貌,見圖6。

(a) IR15CB15SiO2

(b) EUG15CB15SiO2

(c) PB15CB15SiO2

(d) CA15CB15SiO2圖6 硫化膠的SEM照片

圖6(a)為IR15CB15SiO2體系的淬斷面,表面較光滑,填料分散均勻,無大面積的填料堆積現(xiàn)象;圖6(b)EUG15CB15SiO2體系淬斷面可見白色條狀物,應(yīng)為斷裂過程中EUG15CB15SiO2晶體拉伸變形所致。另外,白色條狀物附近都存在填料聚集,這是因?yàn)樘盍想y以擴(kuò)散進(jìn)入EUG15CB15SiO2晶區(qū)所導(dǎo)致的堆積。圖6(c)為PB15CB15SiO2體系的淬斷面,與圖6(b)類似,存在白色條狀物及其附近的填料團(tuán)聚體呈分散狀,說明PB15CB15SiO2的相結(jié)構(gòu)為“海-島”相分離結(jié)構(gòu),EUG作為島相均勻分散在IR海相中。另外,白色條狀物和填料聚集體附近出現(xiàn)孔洞,說明EUG和IR相界面弱,這應(yīng)該是導(dǎo)致物理共混體系拉伸性能弱的主要原因。圖6(d)的CA15 CB15SiO2淬斷面未見明顯兩相界面,填料和氧化鋅粒子均勻分散,且被包埋于橡膠基體中?；跉滏I的IR和EUG化學(xué)組裝增加了IR和EUG分子之間的相互作用,使相結(jié)構(gòu)由物理共混體系的“海-島”相分離結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槲匆娒黠@兩相界面,并且組裝膠中吡啶基團(tuán)、氨基基團(tuán)和環(huán)氧基團(tuán)的引入增加了橡膠基體和氧化鋅以及增強(qiáng)填料之間的相互作用,促進(jìn)了氧化鋅和填料在其中的分散,增強(qiáng)了界面。相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、氧化鋅以及納米填料的均勻分散以及無機(jī)粒子和橡膠基體之間界面作用的增強(qiáng)是組裝膠優(yōu)異拉伸性能的結(jié)構(gòu)保障。

2.3 IR、EUG、物理共混體系和化學(xué)組裝體系硫化膠的動(dòng)態(tài)機(jī)械性能對(duì)比

采用DMA對(duì)比分析了IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2、PB15CB15SiO2和CA15CB15SiO2四種硫化膠的動(dòng)態(tài)機(jī)械性能(見圖7)。圖7(a)為儲(chǔ)能模量(E′)隨溫度(T)的變化曲線圖。EUG 15CB15SiO2呈現(xiàn)出晶體聚合物特有的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性,存在玻璃化轉(zhuǎn)變(Tg)和晶體熔融(Tm)兩個(gè)活躍的動(dòng)態(tài)力學(xué)區(qū)域。在Tg和Tm之間時(shí),有明顯的橡膠彈性平臺(tái),E′較高。IR15CB15SiO2呈現(xiàn)出非晶態(tài)聚合物的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性,玻璃化轉(zhuǎn)變之后進(jìn)入末端流動(dòng)區(qū)。PB15CB15SiO2和CA15 CB15SiO2顯示出與IR15CB15SiO2類似的E′-T關(guān)系,CA15CB15SiO2具有最高的E′值。

圖7(b)為損耗因子(tanδ)隨溫度的變化曲線圖。EUG15CB15SiO2體系的玻璃化轉(zhuǎn)變峰弱而彌散,這說明EUG15CB15SiO2體系硫化膠中仍然存在結(jié)晶,晶區(qū)限制了無定型區(qū)分子鏈段的運(yùn)動(dòng),所以玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象不明顯。IR15CB15 SiO2和PB15CB15SiO2硫化膠玻璃化轉(zhuǎn)變峰明顯,且兩者體系的T-tanδ曲線幾乎重合,EUG 15CB 15SiO2和IR15CB15SiO2的Tg值幾乎相同[20],IR15CB15SiO2和PB15CB15SiO2體系無晶區(qū)或EUG15CB15SiO2結(jié)晶含量非常低,無定型區(qū)分子鏈段玻璃化現(xiàn)象明顯。與物理共混體系相比,CA15CB15SiO2硫化膠的Tg升高,Tg處tanδ值明顯降低。極性基團(tuán)的引入導(dǎo)致相對(duì)分子質(zhì)量剛性增加,Tg升高;化學(xué)組裝使分子排列有序性增加,tanδ值降低。

T/℃(a) E′隨T的變化曲線

T/℃(b) tan δ隨T的變化曲線圖7 硫化膠的DMA曲線

2.4 IR、EUG、物理共混體系和化學(xué)組裝體系硫化膠的壓縮生熱和疲勞性能對(duì)比

圖8對(duì)比了IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2、PB15CB15SiO2和CA15CB15SiO2硫化膠的疲勞性能及壓縮生熱性能。

圖8 硫化膠的疲勞性能及壓縮生熱性能

由圖8可以看出,EUG15CB15SiO2硫化膠體系生熱最高,疲勞性能最差。這是因?yàn)镋UG 15CB15SiO2體系中填料分散不均勻,填料與橡膠基體之間的界面弱,分子鏈運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦最高,耐疲勞性能不佳。CA15CB15SiO2硫化膠壓縮生熱最低,同時(shí)疲勞性能最佳。與其他體系相比,化學(xué)組裝膠無明顯兩相結(jié)構(gòu),活化劑氧化鋅和納米增強(qiáng)填料分散均勻,且與橡膠基體間界面強(qiáng),同時(shí)氫鍵作用使分子間排列有序性增加,在硫化過程中交聯(lián)形成完善的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),分子鏈不易移動(dòng),減少內(nèi)摩擦而引起的能量損耗,從而降低熱量的生成[21],顯著改善了壓縮生熱性能和疲勞性能。

3 結(jié) 論

(1)硫磺用量、促進(jìn)劑種類和用量對(duì)基于氫鍵的EUG15CB15SiO2和IR15CB15SiO2化學(xué)組裝膠的硫化特性影響順序?yàn)榱蚧怯昧?促進(jìn)劑種類>促進(jìn)劑用量。促進(jìn)劑NS比DZ更適用于化學(xué)組裝膠的硫化促進(jìn)劑。

(2)與IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2和PB15CB15SiO2體系相比,CA15CB15SiO2硫化膠體系具有最優(yōu)的拉伸性能和撕裂強(qiáng)度。拉伸強(qiáng)度高達(dá)28.82 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)715%,撕裂強(qiáng)度高達(dá)68.19 kN/m。

(3)與IR15CB15SiO2、EUG15CB15SiO2和PB15CB15SiO2體系相比,CA15CB15SiO2硫化膠體系壓縮生熱最低,疲勞性能最高?；瘜W(xué)組裝膠獨(dú)特的相結(jié)構(gòu)和界面、填料分散狀態(tài)、氫鍵作用的存在和納米增強(qiáng)共同作用是力學(xué)性能、壓縮生熱性能以及疲勞性能顯著改善的原因。