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BR/TPI并用胶动态疲劳性能研究

作　者: 张钰
导　师: 杜爱华
学　校: 青岛科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)物理机械性能结晶性动态疲劳性能
分类号: TQ330.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)以适当的配比和通用胶种并用后能使共混胶的动态性能得到明显改善,这可能与TPI的结晶性及其链段规整性相关。本课题选用顺丁橡胶(BR)与TPI并用,考察了BR/TPI并用胶的动态力学性能以及伸张疲劳过程中硫化胶力学性能、交联密度、动态性能和TPI结晶性能的变化。研究表明随着TPI用量的增加,BR/TPI未填充硫化胶中TPI残余结晶不断增多；tan8峰值不断降低,Tg移向低温；拉伸强度、定伸应力及撕裂强度不断提高,回弹性下降。此外,TPI用量低于30份时,BR/TPI并用硫化胶屈挠疲劳性能优异,且随TPI用量的增多,断面粗糙度增加；硫化胶的拉伸强度、交联密度和形变能密度在伸张疲劳60万次时均达到最大值,且在疲劳过程中BR/TPI并用硫化胶中TPI的结晶衍射峰不断发生变化。动态疲劳对硫黄变量下BR/TPI(90/10)并用胶性能的影响结果表明：随硫黄用量的增加,硫化胶的交联密度上升,但拉伸与撕裂强度降低。在伸张疲劳过程中,加入1.5份硫黄的BR/TPI并用胶的交联密度和形变能密度不断上升：增加硫黄用量,BR/TPI并用硫化胶的交联密度与形变能密度在疲劳初期缓慢上升疲劳后期下降明显。动态疲劳对炭黑填充BR/TPI(90/10)并用胶性能影响研究结果表明,随炭黑粒径增加,BR/TPI并用胶的填料网络化作用减弱,tan8峰值升高,高弹态的tan8和E’降低,滚动阻力降低,生热减少；硬度、定伸应力及耐磨性能下降,弹性、扯断伸长率与撕裂强度升高；伸张疲劳过程中,不同品种炭黑填充胶料的拉伸强度和交联密度缓慢降低,炭黑N220胶料玻璃化转变区域的tanδ峰值不断降低,而炭黑N330和N550填充胶料的tan8峰值在疲劳初期降低,继续增加疲劳次数,tan8峰升高；随着炭黑N330用量增多,BR/TPI并用胶的交联密度和形变能密度升高,炭黑网络化作用增强,模量升高,损耗峰降低,同时硫化胶的硬度、拉伸强度与撕裂强度升高,弹性降低；随疲劳次数的增加,BR/TPI并用硫化胶的交联密度、形变能密度及力学性能缓慢下降,填充70份炭黑硫化胶的tanδ峰值不断下降；填充30份及50份炭黑的硫化胶在疲劳初期tanδ峰值出现小幅下降,而疲劳100万次时又有所回升。填料种类对BR/TPI(90/10)并用胶动态疲劳性能影响的研究结果表明,BR/TPI并用胶的填料网络化程度依次为：炭黑胶料>白炭黑胶料>双相填料填充胶料,且双相填料填充硫化胶的强度、耐磨性及耐屈挠疲劳性能明显优于白炭黑和炭黑胶料；BR/TPI并用胶的损耗峰高依次为：白炭黑胶料>双相填料填充胶料>炭黑胶料,而高弹态的tan6排序相反；伸张疲劳过程中,三种填充胶料的拉伸强度和交联密度均缓慢降低；双相填料和白炭黑填充胶料的tanδ峰值不断上升,炭黑胶料的损耗峰值在疲劳初期有所降低,疲劳后期略微升高。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
前言  9-10
第一章文献综述  10-31
  1.1 反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)  10-17
    1.1.1 反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)简介  10-11
    1.1.2 反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)的研究与发展  11-12
    1.1.3 反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)的性能  12-17
  1.2 橡胶用补强填充体系  17-22
    1.2.1 炭黑  17-19
    1.2.2 白炭黑  19-22
    1.2.3 炭黑-白炭黑双相填料  22
  1.3 动态疲劳  22-29
    1.3.1 动态疲劳破坏的概念  22
    1.3.2 橡胶材料疲劳破坏的特点  22
    1.3.3 橡胶疲劳性能的研究方法  22-27
    1.3.4 影响橡胶耐疲劳性能的因素  27-28
    1.3.5 橡胶疲劳的研究现状  28-29
  1.4 课题研究目的与意义  29-30
  1.5 主题背景  30-31
第二章实验部分  31-35
  2.1 主要原材料  31
  2.2 实验设备和仪器  31
  2.3 基本配方  31-32
  2.4 试样制备  32-33
  2.5 性能测试  33-35
    2.5.1 常规性能测试  33
    2.5.2 硫化时间  33
    2.5.3 DSC测试  33
    2.5.4 XRD测试  33
    2.5.5 动态性能(RPA)测试  33
    2.5.6 动态力学性能(DMA)  33-34
    2.5.7 伸张疲劳测试  34
    2.5.8 屈挠疲劳测试  34
    2.5.9 形貌分析  34
    2.5.10 硫化胶交联密度测试  34-35
第三章结果与讨论  35-83
  3.1 未填充BR/TPI并用胶动态疲劳性能研究  35-52
    3.1.1 BR及TPI并用比对未填充BR/TPI并胶动态疲劳性能的影响  35-47
    3.1.2 硫黄用量对未填充BR/TPI并用胶动态疲劳性能的影响  47-52
  3.2 炭黑填充BR/TPI并用胶动态疲劳性能研究  52-72
    3.2.1 炭黑品种对BR/TPI并胶动态疲劳性能的影响  53-63
    3.2.2 炭黑N330用量对BR/TPI并用胶动态疲劳性能的影响  63-72
  3.3 填料种类对BR/TPI并用胶动态疲劳性能的影响  72-83
    3.3.1 硫化特性  72-73
    3.3.2 混炼胶PRA分析  73-74
    3.3.3 硫化胶DMA分析  74-75
    3.3.4 物理机械性能  75-76
    3.3.5 屈挠疲劳性能  76-77
    3.3.6 伸张疲劳对炭黑N330、白炭黑及双相填料填充BR/TPI并用硫化胶性能的影响  77-82
    3.3.7 小结  82-83
结论  83-85
参考文献  85-90
致谢  90-91
攻读学位期间发表的学术论文  91-93

BR/TPI并用胶动态疲劳性能研究

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