黄原酸酯基硅烷偶联剂的合成及其在丁苯橡胶复合材料中的应用
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青岛科技大学高分子科学与工程学院 山东省教育厅生物基高分子材料重点实验室,山东 青岛266042

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国家自然科学基金资助项目(51803104);高分子材料工程国家重点实验室开放课题(sklpme2019-4-28)


Synthesis of Xanthate-based Silane Coupling Agent and Its Application in Styrene-butadiene Rubber/Silica Composites
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    摘要:

    采用相转移催化法制备了不同烷基链长的乙基黄原酸酯基丙基三乙氧基硅烷(EXS)和辛基黄原酸酯基丙基三乙氧基硅烷(OXS)。利用两种黄原酸酯基硅烷偶联剂改性白炭黑并补强丁苯橡胶,研究复合材料的加工性能、硫化性能、力学性能、耐磨性能、压缩生热、动态力学性能等,同时制备了双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物(Si-69)和封端型巯基硅烷偶联剂(NXT)改性的复合材料作为对比,探究新型偶联剂取代NXT和Si-69在橡胶工业中应用的可行性。结果表明,长烷基链的OXS改性的复合材料门尼粘度最低,加工安全性高但硫化速度略慢;新型偶联剂改性的复合材料的力学性能、硬度和耐磨性都优于NXT改性的复合材料,同时滚动阻力较低;采用EXS改性的白炭黑在橡胶基体中的分散性较好,填料-橡胶间的相互作用较大。

    Abstract:

    Preparation of xanthate silane coupling agents ethyl xanthate propyl triethoxysilane (EXS) and octyl xanthate propyl triethoxysilane (OXS) with different alkyl chain lengths by phase transfer catalysis. Two xanthate-based silane coupling agents were used to modify silica and reinforce styrene-butadiene rubber to study the processing properties, vulcanization properties, mechanical properties, wear resistance, compression properties, dynamic mechanical properties of styrene-butadiene rubber/silica composites. At the same time, the composites modified by Bis-[γ-(triethoxysilyl)propyl]tetrasulfide (Si-69) and end-capped mercaptosilane coupling agent (NXT) were prepared as a comparison to explore the feasibility of the new coupling agent to replace NXT and Si-69 in the rubber industry. The results showed that the OXS-modified composites with long alkyl chains had the lowest Mooney viscosity, high processing safety but a slightly slower vulcanization speed, and the composites modified with EXS had low processing safety but The vulcanization speed is faster; the mechanical properties, hardness and wear resistance of the composite modified by the new coupling agent are higher than those of the NXT modified composite, and the rolling resistance is lower; the silica modified by EXS has better dispersion in the rubber matrix, and the interaction between filler and rubber.

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  • 收稿日期:2022-05-24
  • 最后修改日期:2022-06-20
  • 录用日期:2022-07-21
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