稀土配合物多功能橡胶助剂Sm-LDC的制备及其在SBR/SiO_2的应用研究
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摘要
随着橡胶工业的不断发展和人们环保意识的增强,制备绿色环保、无毒无害、高效低成本的多功能橡胶助剂已成为橡胶工业发展趋势。本文以赖氨酸(Lysine)、二硫化碳(CS_2)和氧化钐(Sm_2O_3)等为主要原料,制备了一种新型稀土配合物多功能橡胶助剂——赖氨酸二硫代氨基甲酸钐(Sm-LDC),并研究其对丁苯橡胶/白炭黑(SBR/SiO_2)复合材料硫化、补强及抗热氧老化性能的影响。(1)Sm-LDC作为活化剂和界面改性剂应用于SBR/SiO_2复合材料。结果表明,在未添加氧化锌和硬脂酸的情况下,Sm-LDC对SBR/SiO_2混炼胶的硫化交联有高效的催化加速作用。在硫化过程中,Sm-LDC分子中稀土离子和羧基能与填料SiO_2表面的硅醇基形成配位键和氢键相互作用,原位改性SiO_2的表面,有效抑制SBR/Sm-LDC/SiO_2混炼胶中填料网络的形成,改善填料SiO_2在SBR基体中的分散。此外,Sm-LDC分子中的二硫代羧基在硫化后期通过硫键接枝到橡胶主链上,有效桥联了橡胶分子链与填料SiO_2,为SBR/SiO_2/Sm-LDC复合材料提供了除硫磺交联外的额外化学交联键,构建了更为复杂的异相交联网络结构。同时,在填料SiO_2表面形成一层有别于橡胶基体的受限橡胶过渡层,促进了橡胶基体与填料间的强迫互容,显著提高SBR基体与填料SiO_2的界面粘结作用,SBR/Sm-LDC/SiO_2复合材料的静态、动态性能显著提高;(2)Sm-LDC作为防老剂应用于SBR/SiO_2复合材料。结果表明,Sm-LDC的添加几乎不会引起复合材料的颜色变化。与防老剂4010NA和MB相比,等量的Sm-LDC可显著延长复合材料的氧化诱导期(OIT),明显提高复合材料的热氧稳定性和热氧降解反应活化能,有效保护复合材料的交联网络结构和维持复合材料的静态物理性能。这是因为Sm-LDC中稀土离子和二硫代羧基分别能高效捕捉橡胶热氧老化过程中产生的含氧自由基(ROO-,RO-,HO-)和分解过氧化氢(ROOH),两者协同作用抑制SBR/SiO_2复合材料的老化,增强SBR/SiO_2复合材料抗热氧老化性能。
引文