摘要
天然橡胶（NR）具有较高的机械强度和优良的耐屈挠疲劳性能，是汽车轮胎中不可替代的主要原材料。但在NR的加工过程中，会不可避免地遇到加工困难和硫化返原等问题，最终影响制品的各项性能和使用寿命，因此需要加入功能助剂起到良好的改善效果。本文研究了三种硫化功能助剂对NR加工性能、硫化特性、抗硫化返原性能和其它性能的影响，并分析其中的作用机理，主要研究内容和结果如下： （1）合成了双（2-柠康酰亚胺苯基）二硫化物（BCoPD），并通过元素分析、红外光谱（FT-IR）、核磁共振波谱（NMR）和热重分析（TGA）等对BCoPD进行表征。将BCoPD应用至子午线轮胎的胎面胶配方中，采用两种不同的制备方法，研究其对NR混炼胶加工性能、硫化特性、抗硫化返原性能和对NR硫化胶多项性能的影响。研究发现，BCoPD可以显著降低混炼胶的门尼粘度（ML1+4100℃）和硫化返原率。在第一种制备方法中，BCoPD的双硫键会在塑炼过程中断裂产生自由基，它们可以作为自由基接受体与NR大分子形成的自由基结合而稳定下来，达到降低分子量的效果，从而提高NR的加工性能。其中，添加0.3份BCoPD使NR混炼胶的ML1+4100℃下降了21.6%。在第二种制备方法中，添加1.0份BCoPD使NR混炼胶的硫化返原率大幅下降，这是因为BCoPD不仅可以在NR的正硫化过程中发生迈克尔加成反应提高多硫键的稳定性，还可以在过硫化阶段与共轭多烯发生狄尔斯-阿尔德（Diels-Alder）反应补偿碳碳交联键。 （2）将1,3-双(柠康亚酰胺甲基)苯（PK900）和BCoPD应用至子午线轮胎的带束层胶配方中，采用高硫低促的硫化体系，对比研究二者对NR混炼胶和硫化胶各项性能的影响。另外，研究了PK900和BCoPD对NR-镀铜钢丝T抽出粘合力的影响，并进一步通过扫描电子显微镜（SEM）观察NR-镀铜钢丝的粘合界面以及进行机理探讨。研究发现，PK900和BCoPD都可以明显降低NR的硫化返原率和提高NR-镀铜钢丝的T抽出粘合力。PK900通过补偿较大比例的碳碳交联键赋予NR混炼胶更优的抗硫化返原性能；而BCoPD通过提高硫化胶的定伸应力和补偿一定比例的多硫键赋予NR-镀铜钢丝更高的T抽出粘合力。 （3）将后硫化稳定剂六亚甲基-1,6-双硫代硫酸盐二钠盐·二水合物（HTS）应用于NR中，采用高硫低促的硫化体系，主要研究其对NR硫化胶交联结构的影响和分析其作用机理，并进一步探讨了不同HTS用量对NR-镀铜钢丝T抽出粘合力的影响。研究发现，各组NR硫化胶的多硫键比例在正硫化阶段时基本接近，而在60min时呈现逐渐升高的变化趋势。这是由于在NR的过硫化阶段中形成了一种混合交联键，提高了长时间硫化下交联结构的热稳定性。此外，NR-镀铜钢丝的T抽出粘合力因HTS的加入有所提高，并随着HTS用量的增加而呈现先升高后降低的趋势。
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