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青岛科技大学贺爱华教授课题组:高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶的老化行为研究取得突破进展

作者:方璇 审核:杜爱华 来源:高分子学院 编辑:张岩   点击: 日期:2021-11-08

近日,贺爱华教授课题组在高反式丁戊共聚橡胶在不同条件下的老化行方面取得突破进展,相关成果以青岛科技大学为第一单位发表于PolymerDegradationand Stability(https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2020.109456)。

高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR,是丁二烯与异戊二烯单元的嵌段共聚物,该共聚物兼具优异的动态性能及加工性能。该共聚物与通用橡胶的并用胶表现出低滚动阻力及生热、优异的耐屈挠性能,是发展高性能绿色轮胎的理想胶料。但是,该共聚物内部含有大量不饱和双键,容易在加工使用过程中发生老化,从而降低其使用价值,贺爱华教授课题组在高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶的老化行为研究取得突破进展。

前沿科研成果:高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯(TBIR)是一种具有高含量的反式-1,4构型(>90%)的多嵌段共聚物橡胶,结晶熔融温度在30-45℃(Polymer 143 (2018) 173-183;Polymer 109 (2017) 197-204;Polymer 156 (2018) 148-161等)。研究表明,TBIR与NR/BR或SSBR/BR并用时可以提高抗疲劳性能和耐磨性并且降低滚动阻力(Compos. Part A 116 (2019) 197-205;Compos. Sci. Technol. 158 (2018) 156-163)。相比于NR,TBIR混炼胶具有更高的热氧老化稳定性(图1)。

图1. NR,BR,TBIR混炼胶在100 ºC热氧老化12h前后的门尼粘度

作者进一步考察了TBIR、NR、BR混炼胶在热剪切作用下的稳定性(图2)。相比于NR,TBIR具有较高的热剪切稳定性,且具有与BR不同的老化行为。

图2. RPA在150 ºC下时间扫描曲线:a1, a2)弹性模量G’保留率,b1,b2)复数粘度η*保留率

进一步研究了TBIR在混炼、开炼及模压等常用加工工艺后的门尼粘度保留率,发现TBIR在加工过程中的稳定性优于NR(图3)。

图3.NR,BR,TBIR混炼胶经不同加工工艺后的门尼粘度保留率

最后,研究了TBIR及NR硫化胶热氧老化前后的物理机械性能变化(图4)。结果表明TBIR硫化胶经热氧老化后的物理性能保留率更高。

图4.NR、TBIR硫化胶老化前后性能保留率

综上,作者研究了高反式丁戊共聚橡胶在不同热氧及常规加工条件下的老化行为,并将其与NR作对比。该工作不仅有助于深刻理解反式丁戊橡胶的老化行为,而且将为改善该材料的耐老化性提供参考依据。研究工作实验部分由硕士研究生李宁完成。研究工作得到了山东省自然科学基金重大项目(ZR2017ZA0304)、泰山学者工程的资助。

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