SSBR/SiO_2混炼胶的动态黏弹行为

研究了白炭黑(SiO2)填充溶液聚合丁苯橡胶(SSBR)的动态流变行为,考察了时间-浓度叠加(time-concentration superposition,TCS)原理在粒子填充橡胶中的应用,获得以未填充SSBR为基准的流变叠加曲线.流变叠加曲线在低频下呈现模量平台,复数黏度呈现剪切变稀行为,而损耗因子tanδ在特定频率下出现峰值.基于刚性粒子所导致的应变放大效应以及SiO2粒子间SSBR分子的受限运动,探讨了TCS模量平移因子AG与频率平移因子Aω随SiO2体积分数φ的变化.AG与Aω均为φ的标度函数,但AG～φ关系不符合粒子聚集体团聚(cluster-cluster aggregation,CCA)模型.讨论了偶联剂3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(NXT)对动态流变行为的影响.NXT不影响性叠加曲线的低频平台模量与剪切变稀幂律指数.然而,与不含偶联剂的混炼胶相比,NXT造成SSBR特征弛豫时间缩短,稠度与A增大.     

3-己酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷的合成及其在SSBR/SiO2复合体系中偶联效果研究

以γ-巯丙基三乙氧基硅烷与己酰氯为单体,在N2保护与低温下合成偶联剂3-己酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(HXT),将HXT与双-(3-乙氧基硅基丙基)二硫化物(TESPD)分别添加于溶液聚合丁苯橡胶(SSBR)/SiO2混炼胶复合体系中.采用流变学方法表征复合体系的动态粘弹行为,发现HXT可改善填料和基体的相互作用,有效阻止SiO2粒子在加工过程中的团聚.与TESPD相比较,含HXT体系具有较高“Payne效应”临界应变值.     

橡胶-填料相互作用对丁苯橡胶/白炭黑复合材料性能的影响

本文研究了硅烷偶联剂原位改性白炭黑对溶聚丁苯橡胶(SSBR)性能的影响,结果表明,通过哈克转矩流变仪对含有偶联剂的SSBR/白炭黑混炼胶进行原位热处理后可明显减弱混炼胶的Payne效应,改善白炭黑在橡胶基体中的分散.原位热处理方法能够明显提高硫化胶的300%定伸应力,降低动态压缩温升,同时可使硫化胶在0℃附近具有较高的损耗因子(tanδ),60℃附近具有较低的tanδ.对不同聚合方式得到的丁苯橡胶,即溶聚丁苯橡胶与乳聚丁苯橡胶(ESBR)/白炭黑复合材料的力学性能及动态力学性能进行了研究,结果表明,白炭黑在SSBR2305中分散效果优于在ESBR1502中;采用偶联剂原位改性白炭黑可以使SSBR2305硫化胶获得与ESBR1502硫化胶相当的物理机械性能,更理想的动态力学性能,从而得到力学性能、抗湿滑性、滚动阻力及耐磨性更加均衡的理想轮胎材料.通过对具有不同偶联效率的SSBR/白炭黑体系的微观结构与性能研究发现,随偶联效率的增加,其结合橡胶含量增加,Payne效应减弱;高偶联效率的S-SBR具有较低的动态压缩温升及较好的耐磨性.     

合成聚对苯二甲酸丙二醇酯负载型催化剂钛酸四丁酯/纳米二氧化硅的制备

以钛酸酯偶联剂(TMC-201)为改性剂,采用超声波分散方法对亲水性纳米二氧化硅(nano-SiO2)进行了表面改性。采用浸渍法将钛酯四丁酯(Ti(OC4H9)4)负载于表面改性的nano-SiO2上,制备了纳米级Ti(OC4H9)4/nano-SiO2负载型催化剂。考察了偶联剂用量、温度、时间对纳米SiO2表面改性的影响,研究了负载时间、负载温度和Ti(OC4H9)4用量对表面改性后纳米SiO2负载Ti(OC4H9)4的影响。结果表明,当TMC-201质量分数为35%、反应温度为90℃、反应时间为3.5 h时,纳米SiO2粒子表面接枝的偶联剂量最大;在室温下,负载48 h,Ti(OC4H9)4用量为表面改性纳米SiO2量的1/2时得到的Ti(OC4H9)4/nano-SiO2负载型催化剂负载Ti(OC4H9)4量最大;运用ICP-AES、FESEM等测试技术对修饰后的纳米SiO2及Ti(OC4H9)4/nano-SiO2负载型催化剂进行了表征;将Ti(OC4H9)4/nano-SiO2负载型催化剂用于聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)聚酯合成的结果表明,与均相Ti(OC4H9)4催化剂相比,Ti(OC4H9)4/nano-SiO2负载型催化剂催化合成PTT聚酯过程中酯化时间177 min,与均相催化剂催化酯化时间相近,在缩聚2 h后得到PTT的特性粘度高达1.05,证明该负载型催化剂具有高的催化活性,既可催化酯化反应又可催化缩聚反应。     

构建芳叔胺-BPO氧化还原引发体系实现苯乙烯在硅胶微粒表面的高效接枝聚合

首先使用偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行了表面改性,制得表面带有伯胺基的改性微粒SiO2-AMPS,接着使4-(二乙氨基)水杨醛(DEAS)与微球SiO2-AMPS发生席夫碱反应,制得表面含有芳叔胺基的改性微粒SiO2-DEAS.使改性微粒SiO2-DEAS表面的芳叔胺基团与溶液中的BPO构成氧化-还原引发体系,实现了油溶性单体苯乙烯(St)在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得了高接枝度(27 g/100g)的接枝微粒SiO2-DEAS-g-PSt.采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)等方法对接枝微粒SiO2-DEAS-g-PSt进行了表征.在此基础上,重点研究了主要因素对芳叔胺-BPO体系引发St接枝聚合的影响.研究结果表明,与在固体微粒表面引入可聚合双键的"穿过接枝"(grafting through)法相比,芳叔胺-BPO体系引发的接枝聚合,由于活性位点位于载体表面,故具有高的接枝度,是油溶性单体的一种高效率的表面引发接枝法.为制得高接枝度的接枝微粒SiO2-DEAS-g-PSt,适宜的温度为50℃,适宜的BPO用量为单体的3 wt%左右,适宜的单体浓度为10 wt%.     

硫化温度对绿色轮胎胎面胶结构与性能的影响

在轮胎的加工和制备过程中,硫化温度是影响橡胶复合材料网络结构和物理机械性能的重要因素之一.本文研究了硫化温度(140、150、160、170和180℃)对溶聚丁苯橡胶(SSBR)/顺丁橡胶(BR)(未填充体系)及SSBR/BR/白炭黑(SiO2)(填充体系)纳米复合材料的结构和物理机械性能的影响.结果表明:随硫化温度的...     

采用巯基-BPO氧化还原引发体系实现GMA在硅胶微粒表面的高效接枝聚合

使用偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPMS,KH-590),对微米级硅胶微粒进行了表面化学改性,制得了表面带有巯基的改性微粒MPMS-SiO2.使改性微粒MPMS-SiO2表面的巯基与溶液中的BPO构成氧化-还原引发体系,实现了油溶性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得了接枝度为26g/100g的接枝微粒PGMA/SiO2.采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)等方法对接枝微粒PGMA/SiO2进行了表征。在此基础上,重点研究了主要因素对巯基-BPO体系引发GMA接枝聚合的影响.研究结果表明,巯基-BPO体系引发的接枝聚合,由于活性位点位于固体表面,因此也是一种表面引发接枝法。与在固体微粒表面引入可聚合双键的"穿过接枝"("grafting through")法相比,巯基-BPO引发体系可更有效地实现油溶性单体的接枝聚合.为制得高接枝度的接枝微粒PGMA/SiO2,适宜的温度为55℃,适宜的BPO用量为单体的1wt%左右,适宜的单体浓度为10 wt%。     

表面接枝改性纳米二氧化硅填充聚丙烯的结晶行为

应用差示扫描量热方法研究了纳米二氧化硅 (SiO2 )及其表面接枝改性对聚丙烯 (PP)结晶过程、等温与非等温结晶动力学的影响 ,并研究了上述等温结晶的熔融行为和平衡熔点 .研究发现纳米SiO2 具有明显的异相成核效应 ,能够提高PP的结晶温度、熔融温度、结晶度和结晶速率 ,但降低聚丙烯结晶的完善程度 .粒子的表面接枝处理 ,因改善了粒子与基体的亲和性而有利于粒子成核效应的提高 ,而且此效应尚与粒子的分散相关     

SiO2粒子对PMMA/SAN共混体系相分离行为的影响

采用小角激光光散射(SALLS)并结合动态流变学方法,考察了气相法二氧化硅(SiO2)粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(PMMA/SAN)共混体系相行为的影响,得到了添加SiO2粒子前后的相图,发现SiO2粒子对基体相行为的影响与基体的组成有关.对PMMA/SAN(60/40)体系,加入SiO2粒子后相分离温度上升,但并未改变相分离机理,仍为亚稳单相分解过程(spinodal decomposition,SD);而对于PMMA/SAN(30/70)体系,加入SiO2粒子后却降低了体系的相分离温度.该现象可能是SiO2粒子和基体组分界面间组成与PMMA/SAN共混物基体组成的差异造成的.     

具有双亲特性的水相哑铃型SiO2纳米粒子的制备

以纳米SiO2水溶胶为原料,3?氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和3?氯丙基三乙氧基硅烷(CPTES)为改性剂,在水基环境下分别对SiO2纳米粒子进行改性,得到了具有亲水特性的APTES改性SiO2粒子和具有亲油特性的CPTES改性SiO2粒子水溶胶。2种粒子按不同比例混合,利用接枝在SiO2粒子表面氨基和氯丙基的取代反应,使得2种具有亲水/亲油特性的改性SiO2纳米粒子偶联,制备了粒径为40~50 nm的哑铃型SiO2纳米粒子。并通过透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT?IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及动态光散射(DLS)等方法对其进行了系统表征。结果表明,2种粒子成功偶联形成了具有哑铃型结构的水相SiO2纳米粒子,该粒子两面具有不同的亲水性,粒径近似等于APTES改性SiO2粒子和CPTES改性SiO2粒子的粒径之和。     

PMVS/SiO2复合体系中粒子表面处理对动态粘弹特性的影响

粘弹性是高分子材料最本质的特征,其与高分子结构的关系一直是多组分高分子材料研究的热点。目前,对于填料增强聚硅氧烷体系的研究主要集中于填料在聚合物中的分散以及增强机理等方面,而有关不同填料表面特性体系的粘弹响应的研究报道尚不多见．在前文报道未经表面处理的超细SiO2填充聚甲基乙烯基硅氧烷(Polymethylvinylsiloxane,PMVS)的粘弹性研究的基础上,本文采用双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物IBis(3-triethoxysilyl)tetrasul{ane,TESPT]对SiO2进行表面处理,并采用溶液共混法制备样品,研究了经表面处理的SiO2填充PMVS体系的动态粘弹行为,并探讨了其结构变化与粘弹响应的关系。     

Preliminary Study on the Dynamic Properties of PMVS Filled with Surface-treated Silica

Dynamic properties of polymethylvinylsiloxane (PMVS) filled with surface-treatedsilica (SiO2) were studied using an advanced rheometric expansion system (ARES). The results revealed that the coupling agent, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfane (TESPT) exerted a pronounced effect on the storage modulus (G‘), and the effect of TESPT involved a frequency-dependent relation.     

Effect of silane coupling agent on the polymer‐filler interaction and mechanical properties of silica‐filled NR

The effects of filler loading and a new silane coupling agent 3‐octanoylthio‐1‐ propyltriethoxysilane (NXT silane) on the polymer‐filler interaction and mechanical properties of silica‐filled and carbon black‐filled natural rubber (NR) compounds were studied. Silica (high dispersion silica7000GR, VN2, and VN3) and carbon black (N330) were used as the fillers, and the loading range was from 0 to 50 phr. The loading of NXT silane was from 0 to 6 phr. Experimental results show that the maximum and minimum torques of silica and carbon black‐filled NR increase with increasing filler loading. With increasing filler loading, the scorch time and optimum cure time decrease for carbon black‐filled NR, but increase for silica‐filled NR. The minimum torque, scorch time, and optimum cure time decrease because of the presence of NXT silane. For the carbon black and silica‐filled NR, the tensile strength and elongation at break have maximum values, but the hardness, M300, M100, and tear strength keep increasing with filler loading. The mechanical properties of silica‐filled NR were improved in the presence of NXT silane. With increasing filler loading, the storage modulus of filled NR increases, but the loss factor decreases. Carbon black shows the strongest polymer‐filler interaction, followed by VN3, 7000GR, and VN2. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 43: 573–584, 2005     

Viscoelastic behaviour of silica filled natural rubber composites – Correlation of shear with elongational testing

Dynamic mechanical behaviour of natural rubber-silica composites was studied by a frequency sweep method at different temperatures (40 °C,70 °C and 100 °C) using a dynamic mechanical analyzer and a rotorless rheometer, RPA, in an attempt to establish a correlation between the two. The composites with silica content up to 40 phr were studied. It was found that the dependence of dynamic modulus on the frequency as obtained from both the instruments followed a similar trend. This suggests that the dynamic mechanical properties of rubber compounds can be determined even during curing. A correlation could be arrived at between the two sets of data, making it possible to predict one set knowing the other. The impact of silane coupling agent, bis (3-triethoxysilylpropyl tetrasulphide), TESPT, on viscoelasticity was also investigated. The mechanical properties were improved in the presence of TESPT. Additionally, an increase in thermal stability was also observed in the presence of TESPT. Scanning electron micrographs showed the better filler dispersion in the case of silane-coupled silica composites.     

Locating a silane coupling agent in silica-filled rubber composites by EFTEM

A silane coupling agent (SA) was added to silica/rubber composites at different mixing temperatures and the formation of a coupling layer at the silica/rubber interface was investigated by energy-filtering transmission electron microscopy. Bis(triethoxysilypropyl)tetrasulfane (TESPT), which was used as the SA, reacted with the silanol groups on the silica surface and with styrene-butadiene rubber to form an interfacial coupling layer. The silicon and sulfur elemental distributions were analyzed by electron energy loss spectroscopy (EELS) and elemental mapping. The amount of TESPT trapped in the rubber matrix could be qualitatively estimated by EELS, and the in situ formed coupling layer could be characterized by elemental mapping. The result indicated that the formation of the coupling layer was affected by the mixing temperature. The technique described here will contribute to the study of interface-property relationships and the evaluation of the role of SAs in polymeric composites.     

基于自组装溶胶凝胶法无机Janus纳米片的制备及其乳化性能研究

论文首先采用水解苯乙烯-马来酸酐共聚物为乳化剂,正硅酸乙酯、亲油性硅烷偶联剂和亲水性硅烷偶联剂三种前驱体溶于石蜡做为油相(分散相),水为连续相,乳化分散后通过溶胶凝胶法,制备得到了表面亲水/内部亲油的核壳实心微球;然后超声清洗除去石蜡后得到了表面亲水/内部亲油的二氧化硅空心球,将其破碎后即得到了无机Janus纳米片.实...     

接枝型偕胺肟树脂/SiO_2功能复合微粒的制备

用偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对微米级硅胶进行了表面化学改性,采用溶液聚合法,在改性硅胶微粒表面接枝丙烯腈(AN),制备了接枝微粒PAN/SiO2。用盐酸羟胺对接枝PAN进行偕胺肟(AO)化转变,制得了接枝有偕胺肟树脂(PAO)的复合型功能微粒PAO/SiO2。采用红外光谱(FT-IR)、热失重(TGA)及扫描电子显微镜(SEM)等测试技术,对接枝微粒PAN/SiO2以及功能微粒PAO/SiO2进行了表征,考察了制备条件对AN的接枝聚合过程及对PAN的偕胺肟化转变过程的影响规律。结果表明,适宜的接枝聚合条件为:引发剂质量分数为1.5%,反应温度为75℃。接枝聚合5h可制得接枝度为0.14g/g的接枝微粒PAN/SiO2。受偕胺肟基团空间位阻的影响,PAN的偕胺肟化转变反应不能进行彻底,适宜的PAN/SiO2偕胺肟化转变反应条件为:介质pH值为6～7,温度70℃,反应时间4h。所制得的功能微粒PAO/SiO2腈基转化率约为78%。     

流变学法研究部分水解聚丙烯酰胺/Cr(III)交联反应I.浓度的影响

采用流变学法系统地考察了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）/Cr(III)交联体系的 反应动力学。HPAM溶液的粘性模量G”大于弹性模量G’,且其数值随时间不发生变 化,体系为粘性溶液。而HPAM/Cr(III)体系的G’和G”的数值都随时间变化,G” 在反应开始阶段大于G’,当反应进行一段时间后,G’超过G”占据主要地位,体 系成为弹性体系。交联过程可分为三个阶段：第一上升阶段,平缓上升阶段和第二 上升阶段。利用G’～ t曲线可以推测反应机理。实验发现成胶速率随反应物HPAM 和Cr(III)的浓度的增加而增加,而成胶时间缩短。在羧基浓度过量的情况下,交 联反应对Cr(III)浓度的反应级数是1。凝胶的有效弹性交联密度随聚合物浓度的增 加而增,且随凝胶反应的进行而增加。凝胶的交联点间的平均分子量随Cr(III)浓 度的增加和交联反应的进行而下降。     

CrO3在γ-Al2O3和SiO2载体表面的分散状态

用X光衍射(XRD)方法研究了CrO_3/SiO_2和CrO_3/γ-Al_2O_3体系。用相定量外推法测定活性组份在载体表面的最大分散量。在干燥气氛中将CrO_3与载体混合, 并在低于CrO_3熔点的温度下烘烤制备样品, 实验得到CrO_3在SiO_2或者γ-Al_2O_3表面的最大分散量都随温度的升高而增大。CrO_3在SiO_2表面的最大分散量由101 ℃的0.27gCrO_3/g SiO_2到170 ℃的0.38g CrO_3/g SiO_2; CrO_3在γ-Al_2O_3表面的最大分散量由120 ℃的0.22g CrO_3/g γ-Al_2O_3到171 ℃的0.42g CrO_3/g γ-Al_2O_3。CrO_3在SiO_2或γ-Al_2O_3表面的最大分散量超过密置单层量, 可由易聚合形成同多酸根来解释。