POSS端基官能化PB与白炭黑相互作用研究

【作者】 廖明义； 宋雅婷；

【机构】 大连海事大学交通运输工程学院材料科学与工程系；

【摘要】 研究证明,轮胎的滚动阻力约有50%来自胎面胶的滞后损失,特别是在绿色轮胎中大量使用白碳黑,而白碳黑与橡胶大分子之间相容性很差,导致橡胶加工、硫化和力学等性能的降低。对橡胶链端进行官能化改性是降低轮胎滚动阻力的有效方法之一。采用封端剂与活性橡胶链端反应制备端基官能化橡胶是应用最广泛的方法,但到目前为止,所报道的封端剂均是有机化合物,而有机封端剂存在一些缺点:易产生副反应、功能单一、封端产物不稳定等,特别是与白炭黑之间相互作用较弱。为此,本文选择笼型POSS作为封端剂。区别于有机封端剂,POSS本身是一纳米粒子,兼具无机和有机性质,还具有与硅烷偶联剂相类似的化学结构,将其引入到橡胶链端,可望降低大分子链端运动滞后,增加与白炭黑之间的相互作用。本文在国内外首次采用活性阴离子聚合技术制备POSS端基官能化PB（PB-POSS）,并制备了PB-POSS/白炭黑混合胶。通过FTIR系统研究PB-POSS与白炭黑之间的相互作用机理,研究结果如FTIR所示。由图1（1）可见,填充白炭黑后,Si-OH键吸收峰向低波数区偏移,均与白炭黑的Si-OH键吸收峰(3428cm^-1)存在较大的波数差。由图1（2）可见,随着白炭黑含量的增加,Si-O-Si键吸收峰强度增加,在约1088 cm^-1处强度增加更加明显。正是由于白炭黑与PB-POSS存在氢键相互作用,导致Si-OH键吸收峰向低波数偏移和Si-O-Si键吸收峰强度增加。白炭黑与PB-POSS氢键相互作用越强,Si-OH键吸收峰向低波数区偏移越多,波数差越大,Si-O-Si键吸收峰强度越高。当白炭黑含量为50份时,波数偏移和波数差最大,Si-O-Si峰强也最大。更多还原