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轮胎用导热橡胶的制备

丁金波  
【摘要】:车辆在高速行驶的过程中,汽车轮胎内部会产生大量的热。由于橡胶是热的不良导体,轮胎内部的热量无法及时导出,导致热量积聚产生的高温严重影响轮胎的使用寿命以及使用安全性。本文采用α和γ型纳米氧化铝为增强导热填料,并采用原位改性的方法制备了纳米氧化铝/天然橡胶复合材料,研究了纳米氧化铝的用量、硅烷偶联剂Si69的用量以及原位改性时间对复合材料动静态力学性能和导热性能的影响。最终以α型纳米氧化铝和炭黑并用增强天然橡胶,制备了具有良好的动静态力学性能和导热性能并可用于载重子午线轮胎胎肩垫胶的纳米氧化铝/炭黑/天然橡胶纳米复合材料。 1.采用原位改性方法制备了α型纳米氧化铝/天然橡胶纳米复合材料,研究了α型纳米氧化铝的用量、Si69的用量以及原位改性时间对α型纳米氧化铝/天然橡胶复合材料的动静态力学性能和导热性能的影响。结果发现复合材料的拉伸强度随α型纳米氧化铝用量的增加而减小,随硅烷偶联剂Si69用量的增加和原位改性时间的增加而先增大后减小;复合材料的300%定伸应力、压缩疲劳温升、热导率随α型纳米氧化铝用量的增加而增大,随硅烷偶联剂Si69用量的增加和原位改性时间的增加而先增大后减小。综合考虑α型纳米氧化铝/NR纳米复合材料的动静态力学及导热性能,α纳米氧化铝的最佳用量为100~170份,Si69的最佳用量为填料用量的2%~4%,最佳的原位改性时间为4~6min。 2.采用原位改性方法制备了γ型纳米氧化铝/天然橡胶纳米复合材料,研究了γ型纳米氧化铝的用量、Si69的用量以及原位改性时间对γ型纳米氧化铝/天然橡胶纳米复合材料的动静态力学性能和导热性能的影响。结果发现,复合材料的拉伸强度、300%定伸应力随γ型纳米氧化铝用量、硅烷偶联剂Si69用量、原位改性时间的先增加后减小;复合材料的压缩疲劳温升随γ型纳米氧化铝用量的增加而增大,随硅烷偶联剂Si69用量以及原位改性时间的增加而减小;复合材料的热导率随γ型纳米氧化铝用量的增加而增大,随Si69用量的增加而减小,原位改性时间对复合材料热导率的影响较小。综合考虑γ型纳米氧化铝/NR纳米复合材料的动静态力学及导热性能,γ纳米氧化铝的用量不多于60份,Si69最佳用量为填料用量16~24%,最佳的原位改性时间为4~8min。 3.在相同的填料体积用量下,比较了γ型纳米氧化铝与α型纳米氧化铝填充体系和传统的炭黑N330填充体系的动静态力学以及导热性能。结果发现,与传统的炭黑N330填充体系相比,经过Si69原位改性的α型纳米氧化铝/NR复合材料具有优异的动态力学以及导热性能;而经过Si69原位改性的γ型纳米氧化铝/NR复合材料与炭黑填充体系相比具有相当的补强效果和导热性能,且具有优异的动态力学性能。 4.采用原位改性方法,制备了α型纳米氧化铝/炭黑/天然橡胶纳米复合材料,在一定的α型纳米氧化铝用量下,研究了炭黑N330的用量对复合材料动静态力学性能以及导热性能的影响。研究发现,当α型纳米氧化铝用量为100份,炭黑用量为15~25份时,复合材料的性能基本上能够满足载重子午线轮胎胎肩垫胶的性能要求。


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