摘要: 反式-1，4—聚异戊二烯(trans-1，4—polyisoprene，简记TPI)是一种常温下易结晶，高硬度、生热低、耐磨耗性能及动态疲劳性能优良的新型合成材料。天然橡胶(NR)具有优良的加工性能、高弹性、优秀的物理机械性能，其致命的缺点是动态疲劳性能、耐磨耗性... 展开 反式-1，4—聚异戊二烯(trans-1，4—polyisoprene，简记TPI)是一种常温下易结晶，高硬度、生热低、耐磨耗性能及动态疲劳性能优良的新型合成材料。天然橡胶(NR)具有优良的加工性能、高弹性、优秀的物理机械性能，其致命的缺点是动态疲劳性能、耐磨耗性能及耐热氧老化性能较差，硬度和定伸应力较低。TPI与NR结构单元同属异戊二烯，相容性很好，两者并用可以弥补上述NR的缺点。本论文主要研究了NR与TPI并用胶结构与性能之间的关系，为制备高性能复合材料及拓展TPI的应用奠定理论基础。 论文第二章研究了TPI用量、加工工艺、炭黑、白炭黑及用量对NR/TPI并用胶中TPI的聚集态结构及并用胶物理机械性能的影响；混炼加工工艺对NR/TPI并用胶物理机械性能的影响；通过偏光显微镜、热分析、红外光谱图、电子扫描显微镜等观察NR/TPI并用胶中TPI聚集态结构的变化。研究结果如下： 偏光显微镜观察NR/TPI并用胶中TPI球晶的分散状态发现，随TPI用量增加，晶区所占比例增大，当TPI用量为20份时，TPI球晶由分散相转变为连续相，此时，并用胶的屈挠、压缩疲劳温升等动态性能最佳。用热分析方法考察NR/TPI并用胶加工过程中TPI结晶度的变化发现，硫化前，两种胶共混、加入配合剂和炭黑对TPI结晶度的影响不大；硫化后，NR/TPI并用胶中TPI的结晶度显著降低，但仍存在部分残余结晶，且随TPI用量的增加，结晶度增大；红外光谱图观察发现，硫化后，表征TPI结晶的特征吸收峰明显减弱，同样说明硫化使TPI的结晶度大大降低。电子扫描显微镜观察发现，NR/TPI并用胶中TPI残余结晶以晶粒的形式分散在非晶态中，并随TPI用量增加晶粒数量增多、尺寸变大；晶粒分散在NR/TPI并用胶中相当于物理交联点及弥补体系缺陷的作用，增大了体系的交联密度，提高了NR/TPI并用胶的耐磨耗、耐热氧老化以及动态疲劳性能。 炭黑的加入兼有补强及破坏TPI结晶的双重作用。TPI用量为20份时，炭黑的加入使NR/TPI并用胶中TPI的结晶度由1.74％减小到1.18％；考察填充50份炭黑的纯天然胶、NR/TPI(80/20)并用胶及不加炭黑的NR/TPI并用胶等三种胶料的磨耗性能，发现加炭黑填充的NR/TPI胶料的磨耗量最低，说明炭黑和TPI微晶对胶料耐磨耗性能均有贡献。炭黑种类及炭黑、白炭黑用量研究结果表明，选用炭黑N330、白炭黑/炭黑为20/30时，NR/TPI胶料的耐磨耗、动态疲劳、硬度、定伸应力及耐老化性能得到改善。 为探讨炭黑在NR/TPI并用胶中的分散情况，利用RPA研究了四种混炼加工工艺对炭黑在NR/TPI中的分散状态及NR与TPI混合相容性的影响，结果发现采用TPI和NR共混+炭黑+配合剂混炼工艺所得胶料中炭黑分散较均匀、NR与TPI相容性较好，并用胶炭黑结合胶含量、硬度、定伸应力及拉伸强度较高。 论文第三章和第四章研究NR/TPI并用胶在雨刷橡胶条和网球中的应用。研究结果发现：在雨刷橡胶条胶料中并用18份TPI、白炭黑/炭黑为20/30时，NR/TPI并用胶的耐磨耗性能提高30.6％，耐热氧老化性能提高20％，耐屈挠疲劳性能也得到提高；这是由于并用胶中TPI微晶对体系缺陷的弥补和白炭黑对补强网络结构的贡献所致。在网球中并用18份TPI后，NR/TPI并用胶的回弹性下降2.7％，200％定伸应力提高43.1％，硬度提高7.1％；这是由于TPI分子链硫化交联获得弹性的同时，保留的部分微晶分布在胶料中相当于物理交联点，增大了体系的交联密度。 收起