新型碳填料填充丁苯橡膠及其共混物的結構與性能研究

《新型碳填料填充丁苯橡膠及其共混物的結構與性能研究》是依託上海交通大學，由張勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型碳填料填充丁苯橡膠及其共混物的結構與性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張勇
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

丁苯橡膠及其共混物導熱的研究對於開發高性能輪胎和提升國產輪胎國際競爭力具有迫切性和關鍵性。石墨烯、碳納米管等新型碳填料填充改性丁苯橡膠，可望在提高輪胎胎面膠導熱性能和力學性能方面發揮巨大作用。本項目將從開發高導熱性橡膠的角度出發，針對新型碳填料填充丁苯橡膠及其共混物中組成、結構與導熱性能、動態力學性能的關係等關鍵科學問題，系統地研究新型碳填料的可控制備與改性、填充丁苯橡膠及其共混物的製備方法，研究新型碳填料對於硫化膠結構與性能的影響、硫化膠導熱性能的影響因素及控制方法，探討用有限元分析方法建立導熱模型，並在此基礎上開展新型碳填料填充的丁苯橡膠及其共混物實際套用於高性能輪胎胎面膠的使用性能研究。其中，研究新型碳填料填充的丁苯橡膠及其共混物的結構與導熱性能和動態力學性能的關係，研究填料在丁苯橡膠及其共混物中的取向調控方法，建立基於有限元方法的導熱模型，以及探索導熱機理等方面具有創新性。

結題摘要

本項目研究了石墨烯和碳納米管等填料對丁苯橡膠（SBR）混煉膠及硫化膠結構和性能的影響，對於開發高性能輪胎用胎面膠、氣密層以及其它橡膠製品有理論意義和套用價值。研製了多種新型碳填料，研究了其橡膠複合材料的組成和結構對其力學、導熱、動態力學、介電性能和流變行為的影響，並探索了複合材料套用於輪胎用橡膠的可行性。 研究了石墨烯對橡膠結構和性能的影響。研究了十八烷基胺改性的石墨烯對於橡膠的氣體阻隔性、熱穩定性和力學性能的影響，探討了工業化製備石墨烯改性橡膠的可行性。研究了無機納米粒子改性石墨烯及其對橡膠的導熱、力學和介電性能的影響，提出了介孔二氧化矽/石墨烯和納米氟化鈣/石墨烯等新型雜化填料的製備方法，並研究了填料組成、結構和形貌對橡膠的導熱、力學和介電性能的影響，達到了提高導熱係數和改善力學性能的目的。合成了與石墨烯有強相互作用的新型有機矽嵌段共聚物，達到了增強和增韌以及調控介電性能的目的。 研究了SBR/反式聚異戊二烯(TPI)共混物結構和性能的關係，探討了TPI調節SBR性能的作用，研究了碳納米管對於共混物結構和性能的影響。研究了氧化鎂和液體橡膠對於碳納米管/SBR複合材料的力學和動態力學性能以及流變行為的調控作用，分析了碳納米管提高複合材料的導熱係數和耐疲勞性能的效果，探討了填料取向對導熱性能的影響。通過改變加工工藝和添加硫化助劑達到了調控SBR/TPI共混物中TPI結晶度的目的。在白炭黑填充SBR/TPI硫化膠中加入矽烷偶聯劑，達到了調控形態結構，改善耐磨耗性能和耐疲勞性能的目的。合成了新型嵌段聚合物，研究了複合材料的結構和性能。研究了新型碳填料填充橡膠的導熱、力學和動態力學性能的影響因素和調節方法。本研究成果對於研製新型碳填料及其橡膠複合材料和了解其結構與性能的關係有理論意義，對於開發高性能輪胎和功能橡膠製品有實際價值。