制备几种官能化溶聚丁苯橡胶的研究

官能化溶聚丁苯橡胶SSBR2466性能研究蔡尚脉1，李花婷1，陈名行1，周志峰1，蔡奇达2（1.北京橡胶工业研究设计院，北京100143；2.台橡股份有限公司，台湾台北市10601）摘要：对台橡股份有限公司开发的官能化溶聚丁苯橡胶产品Taipol SSBR2466进行基本性能研究，采用ASTM标准配方和自行设计的白炭黑配方进行评价，结果表明，台橡Taipol SSBR2466工艺性能有别于乳聚丁苯橡胶，物理机械性能较好，具有低滚动阻力和高抗湿滑性的较好平衡，主要性能达到国外同类牌号产品水平，满足在高性能轿车子午线轮胎胎面胶中应用的要求。

关键词：溶聚丁苯橡胶；基本性能；滚动阻力；抗湿滑性；高性能轮胎近几十年来，国内外对轮胎性能研究的重点集中在滚动损失、抗湿滑性、耐磨性和噪声等几个方面，这些性能成为评价汽车轮胎等级的标准逐步得到认可。

而所谓的高性能轮胎，也是着眼于改善这些性能，在保持其他性能处于较高水平的情况下，集中突出其中一项或两项，如具有低滚动阻力轮胎称为节能轮胎，具有高抗湿滑性能轮胎称为安全轮胎等。

通常，轮胎生产商可以通过优化配方、应用新材料和设计新结构来提升轮胎产品的等级，其中应用新材料是一个重要途径。

在轿车胎面胶用新型橡胶材料方面，溶聚丁苯橡胶（SSBR）的开发和应用是其中重要的方向，国外早在上世纪80年代就已经在轮胎胎面胶中开始应用SSBR，并取得了明显的效果；国内受产品定位、市场竞争和环保法规滞后等因素制约，丁苯橡胶中一直以乳聚丁苯橡胶为主，仅在高档产品和出口的高性能轮胎中使用溶聚丁苯橡胶。

随着欧盟、美国等国家轮胎标签分级法规的实施，许多轮胎制造商已经在胎面胶中应用溶聚丁苯橡胶来提升轮胎产品等级，因此SSBR的应用比例逐渐上升。

溶聚丁苯橡胶牌号众多,不同生产商之间的产品性能存在较大差异。

本文针对台橡股份公司开发的官能团改性溶聚丁苯橡胶Taipol SSBR2466（下文简称SSBR2466），进行基本性能研究，发掘其性能特点，为在高性能胎面胶中应用提供技术参考。

2020年06月准、污染源源强核算技术指南、行业技术规范、区域或行业环境准入条件或负面清单、产业结构调整指导目录和环境保护处理处置设施建设标准和施工规范等。

学生们经过自己查阅相关环评法律法规信息和技术导则和标准等文件，不仅可以掌握最新的环评导则和标准、更重要的是对环境保护行政主管部门的组织架构、服务范围和工作内容有了初步的认识，为以后从事环保行业的工作，奠定了很好的基础。

除了环境保护行政主管部门的官方网站外，互联网上有很多免费的与环评相关的APP 或微信公众号，比如环评云助手APP 、环评互联网微信公众号等，本研究要求学生每人手机上都安装环评云助手APP ，并从APP 客户端直接查阅环评所涉及到的标准政策、分类名称、行业经济代码、化学品信息、术语、数据站点信息、环评师信用平台、坐标转换以及环评收费政策等基本信息，通过一学期的查询，学生们以熟练掌握查询方法，养成实时查询的好习惯，专业水平进一步提高。

4模拟校外环评企业的环境影响评价工作环节在教学过程中，给学生布置下载和学习环保标准的任务，并在课堂上要求学生以PPT 的形式向大家介绍学习的环保导则和标准的内容、结构，以及还未看懂的部分，互动交流，帮助他们快速理解环评相关政策，了解目前环评行业中存在的尚未解决的问题和难题。

同时，本研究还在课堂上模拟项目环评评审会，将学生分组，让他们分别担任建设方、环境保护行政主管部门和环评公司人员的角色，就某一个具体的项目的环境影响报告书的可行性和规范性进行讨论，并各自提出合理的理由及可行性建议，取得了很好的效果，使学生能够更好地理解不同角色的担当和使命，更全面地理解环境影响评价工作的重要性。

5结语通过对环境影响评价实践课程的教学与学习模式进行全新的探索和实践，大大提高了我们环境专业的实践课程的实用性和规范性，极大地激发了学生们的学习兴趣，提高了课堂互动热情，并最终取得了良好的教学效果。

参考文献：[1]王军良,何志桥,宋爽.新形势下以应用能力培养为出发点的环境影响评价课程教学实践改革探索[J].教育教学论坛,2019(37):120-122.[2]侯珺.以实践技能培养为目标的“环境影响评价”课程建设[J].课程教育研究,2019(29):255.[3]康群,杨喆,霍苗苗.构建《环境影响评价》课程实践教学体系[J].课程教育研究,2019(9):256.[4]王强.“环境影响评价”课程的教学改革与实践研究[J].西南师范大学学报(自然科学版),2017,42(1):153-156.[5]顾云兰,王彦卿,张红梅等.“环境影响评价”课程实践教学的改革与探索[J].化工时刊,2015,29(12):55-57.作者简介:王庆(1980-),男,新疆阿克苏人，博士,讲师,从事环境功能材料开发与应用研究，长期从事环境影响评价教学工作基金项目:新疆师范大学本科教学质量工程建设教学研究与改革项目(项目编号：SDJG2019-05)官能化溶聚丁苯橡胶研究进展呼振鹏王雪（中国石油化工股份有限公司北京化工研究院燕山分院橡塑新型材料合成国家工程研究中心，北京102500）摘要：溶聚丁苯橡胶因具有良好的抗湿滑性、低滚动阻力以及耐磨性，在高性能绿色轮胎领域具有重要应用前景，官能化改性可进一步提升综合性能。

官能团改性的溶聚丁苯橡胶开发与生产方案一、实施背景溶聚丁苯橡胶（SSBR）是一种高性能合成橡胶，具有优异的耐磨性、抗湿滑性和低滚动阻力，广泛应用于轮胎、胶带、密封件等领域。

随着汽车工业的快速发展，对轮胎性能的要求不断提高，传统SSBR的性能已无法满足需求。

因此，开发官能团改性的溶聚丁苯橡胶（F-SSBR）成为产业结构改革的重要方向。

二、工作原理官能团改性的溶聚丁苯橡胶（F-SSBR）是通过在SSBR分子链上引入特定官能团，如羧基、磺酸基、氨基等，以改善其性能。

这些官能团可以与橡胶配合剂发生化学反应，提高橡胶的交联密度和力学性能。

同时，官能团的引入还可以改善SSBR的耐油性、耐化学腐蚀性和耐老化性。

三、实施计划步骤1. 研发阶段：通过实验室研究，确定最佳的官能团种类和引入方式。

对不同的官能团进行筛选和优化，以达到最佳的改性效果。

此阶段需要进行大量的化学实验和分析测试，预计耗时3-6个月。

2. 中试阶段：在实验室研究的基础上，进行中试规模的生产和测试。

通过调整工艺参数和设备，优化生产流程，确保F-SSBR的质量和稳定性。

此阶段预计耗时6-12个月。

3. 工业化生产阶段：在中试成功的基础上，进行工业化规模的生产。

对生产线进行改造和升级，以满足F-SSBR的生产需求。

同时，对生产过程进行严格的质量控制和环境监测，确保产品的质量和环保要求。

此阶段预计耗时1-2年。

四、适用范围官能团改性的溶聚丁苯橡胶（F-SSBR）适用于轮胎、胶带、密封件等高性能合成橡胶制品的生产。

通过与橡胶配合剂的化学反应，可以提高制品的力学性能和耐老化性，延长使用寿命。

同时，F-SSBR的优异性能还可以满足汽车工业对轮胎性能的不断提高的需求。

五、创新要点1. 官能团的引入：通过在SSBR分子链上引入特定官能团，如羧基、磺酸基、氨基等，改善其性能。

这些官能团可以与橡胶配合剂发生化学反应，提高橡胶的交联密度和力学性能。

2. 生产工艺的优化：通过对生产工艺的优化和改进，实现F-SSBR的工业化生产。

新型结构调节剂制备溶聚丁苯橡胶的研究的开题报
告
一、课题背景
溶聚丁苯橡胶（NBR）是一种重要的工业弹性体，广泛应用于汽车、医疗、石油化工等领域。

为了改善NBR的物理力学性能和耐化学品性能，常常需要添加结构调节剂来调整其分子结构和化学性质。

现有的结构调
节剂往往存在着毒性和环境污染等问题，因此需要研究开发新型的结构
调节剂。

二、研究目的
本研究旨在制备新型的结构调节剂，并应用于NBR的制备过程中，以改善其物理力学性能和耐化学品性能。

三、研究思路
本研究计划采用以下步骤进行：
1. 筛选适宜的结构调节剂前体化合物，并通过实验室实物合成和质
谱分析等方法进行表征，确定结构、纯度和活性等关键指标。

2. 利用存在二烯基结构的前体化合物，通过原位生成的方法，在乳
液聚合体系中制备NBR，并比较添加不同量的结构调节剂前体化合物对NBR性能的影响。

3. 对制备的NBR样品进行物理力学性能和耐化学品性能测定，比较不同样品间的差异，以及与市场上已有的NBR产品的性能对比。

四、研究意义
本研究将有望开发出新型低毒、环保的结构调节剂，并应用于NBR
的制备中，提高NBR的物理力学性能和耐化学品性能，推动NBR在汽车、
医疗、石油化工等领域的应用。

同时，本研究还可为其他聚合物材料的结构调节剂设计和制备提供借鉴和参考。

多官能化溶聚丁苯橡胶的制备及在节能轮胎中的应用张颖;廖桂英;张新军【摘要】将极性分子引入溶聚丁苯橡胶(SSBR)中,进行了合成方面的研究,同时对合成的官能化的SSBR、通用丁苯橡胶及进口官能化的SSBR在胎面胶的应用方面进行了性能检测.结果表明,使用通用SSBR胎面胶的滚动阻力相比乳聚丁苯橡胶(ESBR)的改善率达22％;官能化率低的SSBR相比于通用SSBR的滚动阻力又可改善10％;多官能化的“SSBR-N-Si加成物”相比于极性低分子有机硅化合物改性的SSBR滚动阻力还可改善25％,极性基团愈多且相对含量愈高的SSBR滚动阻力愈低.同时,官能化的SSBR还具有较低的生热性和加工性.官能化的SSBR将是合成橡胶及绿色轮胎工业发展的方向.【期刊名称】《世界橡胶工业》【年(卷),期】2016(043)010【总页数】8页(P44-51)【关键词】端基官能化;溶聚丁苯橡胶;绿色轮胎;低滚动阻力;节能【作者】张颖;廖桂英;张新军【作者单位】中国地质大学材料工程及化学学院,湖北武汉430000;中国地质大学材料工程及化学学院,湖北武汉430000;北京橡胶工业研究设计院,北京100143【正文语种】中文【中图分类】TQ336.1由于矿物燃料储量耗尽以及减少温室气体（例如CO2）方面的国际协定，节能和省燃料技术显得越来越重要。

在欧洲、美国和日本，通过立法机构的几个最新决定，将促进新的省燃料技术的实现。

2016年的欧洲环境条例规定，轿车的车队平均CO2排放量指标为130 g[CO2]/km，计划通过采用节省燃料的轮胎再减少二氧化碳排放量10 g[CO2]/km，甚至设想到2020年制订更严格的指标。

另外，轿车轮胎和载重汽车轮胎的新轮胎标签规定必须标有轮胎滚动阻力、轮胎湿路面抓着力和滚动轮胎噪声特性。

规定将抓着力分为A～D级，将滚动阻力分为A～G级，并将其编入了法规。

美国运输部（DOT）将采用标有轮胎滚动阻力、轮胎湿路面牵引力、轮胎胎面磨耗、燃料效率、安全性和耐久性数据的替换轮胎标签。

溶聚丁苯橡胶的结构、性能、加工及应用研究摘要：溶聚丁苯橡胶(SSBR)是轮胎生产中常用的胶种，符合绿色发展要求。

SSBR的牌号较多，不同SSBR在结构、性能方面也会表现出较大的差异性。

SSBR加工性能会对产品规格、性能带来直接性的影响。

对此，围绕SSBR展开结构、性能、加工应用方面的研究具有积极意义，可以提高SSBR分子结构设计水平，增强应用的合理性。

关键词：溶聚丁苯橡胶；结构；性能；加工；应用为响应绿色发展的政策号召，轮胎企业需要革新生产理念，研发创新性产品，增强产品竞争优势。

在生产环保轮胎的过程中，选择合适的原材料非常关键。

SSBR已经发展为轮胎企业生产中的一种常用原材料。

鉴于SSBR类型较多，其分子构造和组成存在显著差异，这对其在加工应用中的表现有着显著的影响。

对此需要加强对SSBR结构、性能等的研究，为高附加值SSBR的研发应用提供参考。

一、SSBR的结构与性能研究（一）结构及组成溶聚丁苯橡胶属于非结晶材料，而它的玻璃化转变温度（Tg）则是影响它的应用性能的关键参数。

Tg主要取决于其分子的微观结构以及具体组成。

从宏观的角度分析，尽管橡胶性能可以通过调整加工配方和工艺参数来实现，但是影响橡胶分子性能调控范围的因素主要是其微观结构、组成。

（二）微观结构与性能以SSBR2564A、SSBR2564S及SSBR5025-2为研究对象进行研究分析。

1.Tg利用DSC测定三种胶料的Tg，结果显示，SSBR2564A的测定水平最高，主要归因于它的苯乙烯成分以及反式-1,4-丁二烯的结构成分占比较多。

虽然测定结果显示SSBR5025-2的1,2-聚丁二烯结构含量最高，但是由于苯乙烯、反式-1，4-丁二烯含量低，故而Tg并不高。

对SSBR2564S的测定结果分析发现，其虽然在1，2-聚丁二烯含量方面高于SSBR2564A，但是苯乙烯含量比较低，再加上填充油具有低粘度特点，故而其Tg测定值也低于SSBR2564A2.交联密度在此次研究期间利用IICXLDS-15交联密度谱仪对三种胶料的交联密度加以对比。

官能化溶聚丁苯橡胶的研究与进展马万彪1，梁爱民1，王 雪2（1. 中国石化 北京化工研究院，北京 100013；2. 中国石化 北京化工研究院燕山分院橡塑新型材料合成国家工程研究中心，北京 102500）［摘要］综述了溶聚丁苯橡胶（SSBR ）的合成方法，包括封端法合成链端官能化SSBR 、官能化引发剂合成链端官能化SSBR 、偶联改性法合成链端官能化SSBR ，介绍了官能化SSBR 的研究进展以及官能化技术在橡胶轮胎应用中的重要性。

将偶联技术和官能化技术结合在一起制备出双端官能化的星型溶聚丁苯橡胶是丁苯橡胶未来发展的一个重要方向。

［关键词］官能化封端剂；官能化引发剂；官能化偶联剂［文章编号］1000-8144（2020）12-1246-05 ［中图分类号］TQ 333.1 ［文献标志码］AResearch and development of fnuctionalized solution polystyrene -butadiene rubberMa Wanbiao 1，Liang Aimin 1，Wang Xue 2（1.Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry ，Beijing 100013，China ；2.Sinopec Beijing Research Instituteof Chemical Industry Yanshan Branch ，National Engineering Research Center for Synthesis of New Rubber andPlastic Materials ，Beijing 102500，China ）［Abstract ］The development process of solution polystyrene-butadiene rubber is introduced. The research progress of functional solution polystyrene-butadiene rubber and functionalization technology in rubber tires are introduced from three aspects ：functionalized end-capping agent ，functionalized initiator and functionalized coupling agent. In addition ，the paper explains the importance in application. It is an important direction for the future development of styrene-butadiene rubber to combine the coupling technology and the functionalization technology to prepare double-end functionalized star-shaped polystyrene-butadiene rubber.［Keywords ］functionalized end-capping agent ；functionalized initiator ；functionalized coupling agentDOI ：10.3969/j.issn.1000-8144.2020.12.015［收稿日期］2020-08-11；［修改稿日期］2020-09-09。

双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成与性能双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成与性能摘要：本文综述了双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成方法以及其在材料领域的应用。

双端官能化溶聚丁苯橡胶是一种具有高拉伸强度、优良的耐磨性和化学稳定性的高性能橡胶材料。

本文从合成方法、化学结构、热性能、力学性能和应用前景等方面进行了综述，并对双端官能化溶聚丁苯橡胶的发展趋势进行了展望。

一、引言双端官能化溶聚丁苯橡胶是一种通过在丁苯单体或聚合物链末端引入功能化基团来改善其性能的高性能橡胶材料。

它具有优越的力学性能、磨损耐久性和抗氧化性能，在汽车零部件、密封材料和弹性体等领域有广泛的应用前景。

二、双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成方法目前，双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成方法主要有聚合溶聚法、顶空溶聚法和化学修饰法。

聚合溶聚法是通过在聚合反应中引入双端官能化剂，将其与丁苯单体共聚合而得。

顶空溶聚法是通过控制橡胶链端反应，实现橡胶链的双端官能化。

化学修饰法则是通过在丁苯单体或已合成的聚丁苯橡胶链末端引入官能化基团。

三、双端官能化溶聚丁苯橡胶的化学结构双端官能化溶聚丁苯橡胶的化学结构可以通过核磁共振（NMR）和质谱（MS）等方法进行表征。

其中，双端官能化剂引入的官能化基团可以是氨基、醇基、酯基、酰胺基等。

这些官能化基团的引入可以使橡胶材料具有更多的反应位点，从而提高材料的交联性能和溶胀性能。

四、双端官能化溶聚丁苯橡胶的热性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有良好的热稳定性和热传导性能。

它在高温下不易发生降解，可以在高温环境下长期使用。

热失重分析结果显示，双端官能化溶聚丁苯橡胶的热分解温度较高，且热稳定性与官能化基团的类型和含量有关。

五、双端官能化溶聚丁苯橡胶的力学性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有优异的力学性能，如高拉伸强度、高弹性模量和优良的耐磨性。

它的力学性能主要受到交联程度、分子量和官能化基团类型等因素的影响。

研究表明，适量的交联可以提高橡胶材料的力学性能，而过高的交联程度则会导致材料的脆性增加。

多官能化SSBR及其硫化胶的性能朱景芬【摘要】介绍了多官能化溶聚丁苯橡胶(SSBR)的改性工艺,概述了含白炭黑和炭黑新型SSBR硫化胶在轮胎胎面胶中的应用性能.结果表明,新型非充油SSBR大幅度改善了轮胎的滚动阻力,含白炭黑和炭黑硫化胶的60℃损耗因子分别下降了32%和18%,并且疲劳生热、磨耗性能和抗湿滑性能也得到了优化.【期刊名称】《世界橡胶工业》【年(卷),期】2015(042)012【总页数】6页(P9-14)【关键词】溶聚丁苯橡胶;官能化改性;白炭黑;炭黑;滚动阻力;疲劳生热;磨耗性能;抗湿滑性能【作者】朱景芬【作者单位】中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州 730060【正文语种】中文【中图分类】TQ333.1橡胶并用和硫化时，其结构会影响到轮胎的滞后性能。

因此，低滚动阻力轮胎应选用适宜的改性橡胶。

轮胎的滚动阻力下降，轮胎滚动过程中的滞后损失也会减小。

硫化胶中的自由聚合物链端链节会严重影响其滞后能耗。

因此，有效的方法是制备含有较少自由聚合物链端的聚合物，以减少含填料橡胶的滞后效应。

特别是开发多官能化聚合物，这是减少轮胎滞后损失、降低滚动阻力的重要发展方向。

而对轮胎的湿滑性能又不会产生负面影响。

在苯乙烯树脂中开发了制备多官能化聚合物链端的改性技术，并对其产品进行了性能测试。

改性技术以聚合物等级、填料组分而定。

与橡胶并用胶中的填料具有亲和性的官能团被引入聚合物链端，这些官能团通常由适宜的封端剂引入聚合物中。

而且，适用的改性技术可使聚合物含有多种填料相互作用的极性基团，通过白炭黑和炭黑等填料进一步改善链端对聚合物的改性能力。

本文阐述了多官能化溶聚丁苯橡胶（SSBR）主链的设计与结构，概述了含白炭黑和炭黑的硫化改性SSBR在轮胎胎面胶中的应用。

1.1 聚合物制备1.1.1 SSBR-1的主链改性向带有机械搅拌器的2.0 L玻璃反应器中加入56 g SSBR-1（牌号Sprintan SLR-4601-Schkopau），再向其中加入300 g环己烷，60 ℃下溶解2 h。

官能化:高性能轮胎用溶聚丁苯橡胶设计的关键差别化因素任晓媛㊀编译㊀㊀以C O２为主的温室气体浓度增加造成的气候变化是一个严重的全球环境问题.已开发了轮胎新技术以减少C O２的排放.超过８０％的C O２排放发生在轮胎生命周期中的使用阶段.减少这些排放的关键问题是降低轮胎滚动阻力.在２０１２年１１月,车辆轮胎标准标签在整个欧洲成为强制标准.标签向客户提供了轮胎关于环境和安全特性的信息,旨在提升道路安全性和减少污染.欧盟条例要求轮胎制造商公布C１㊁C２和C３轮胎的燃油能效㊁湿路面抓地力等级和外部滚动噪音.已经开发了提升轮胎胎面性能以降低滚动阻力而不牺牲湿路面和冰路面牵引力的一些技术.为此,开发了改性聚合物(S S B R和B R)㊁改性填料(白炭黑和炭黑)和基于白炭黑或炭黑的填料Ｇ聚合物母胶.由于白炭黑是亲水性的,原料聚合物是疏水性的,有必要对白炭黑进行表面改性来保证胶料的适当混炼.这是由于白炭黑表面存在羟基基团,使得聚合物基体中的填料分散变得复杂化.解决这个问题的一种方法是通过偶联剂如双(３Ｇ三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(T E S P T)对白炭黑表面进行化学改性.开发了经结构优化的非官能化S S B R和官能化f xＧS S B R,以改善滚动阻力㊁牵引力和轮胎耐磨性.根据所需最终用途,设计了组成和微观结构有较大差异的S S B R,用于高性能轮胎胎面.还设计了f xＧS S B R提供特定聚合物Ｇ填料相互作用,改善填料分散,并有助于减少轮胎胎面胶的滞后损失.据报道,f xＧS S B R可同时改善轮胎的滚动阻力㊁湿路面牵引力和耐磨性.轮胎制造商需要更先进的f xＧS S B R来改善f xＧS S B R和填料之间的相容性.达到这个要求的研发过程通常是启发式的,经常使用试验方法来选择聚合物官能化方法,既耗时又浪费资源.没有定量方法能够确定f xＧS S B R和白炭黑之间的相互作用.因此,需要新方法来支持新f xＧS S B R 的设计.密度泛函理论(D F T)是物理学㊁化学和材料科学中一种研究多电子体系电子结构的计算量子力学方法.D F T是凝聚态物理学㊁计算物理学和计算化学中一种常用的多用途方法.本文中D F T方法用于计算链端官能化聚丁二烯在白炭黑表面上的吸附能量.另外,本文使用基于D F T模拟的分子模拟方法来支持设计用于高性能轮胎的新型f xＧS S B R.１㊀试验１．１㊀D F T分子模拟链端官能化丁二烯低聚物用作D F T模拟的模型分子.图１展示了D F T模拟时使用的链端官能化丁二烯低聚物.在低聚物中进行了不同类型的链端官能化.白炭黑表面采用αＧ石英(００１)模型模拟.完成所有模拟最合适表面的选取依据有几条准则:１)领域内以往文献;２)实验证据;３)内在稳定性和表面能.在此基础上,选择用于模拟的表面为αＧ石英(００１),而不是含完全饱和二硅醇基团的切割表面,如图２所示.然而,考虑到所有不同表面的相似性,吸附分子经历的化学环境不能展示吸附于表面的显著差异.图１㊀D F T模拟时使用的官能化丁二烯低聚物的结构图２㊀用于模拟白炭黑表面的αＧ石英优化模型D F T分子模拟用于计算１６０ħ时链端官能化丁二烯低聚物和αＧ石英(００１)表面之间的吸附能.图３描述了使用D F T模拟方法计算官能化丁二烯低聚物和白炭黑表面之间的吸附能.使用不同官能化低聚物进行D F T模拟.通过G a u s s iＧa n０９软件和全电子计算,采用c cＧp V T Z和c cＧp V Q Z/B３L Y P方法进行D F T模拟.分子模拟采取了以下步骤:１)清洁表面的优化:平面Ｇ波Q u a n t u m E sＧp r e s s o模拟软件包;平面波基础上拓展的单电子波函数,其动能和电子密度能量临界点分别为４００e V和５００e V,对其进行调整以达到总能量中足够的精度;通过使用P e r d e w,B r u k e和E r n z e rＧh o f(r P B E)的广义梯度近似(G G A)修订版解释交换关联(X C)作用;用范数守恒标量相对赝势模拟H㊁O和S i原子的离子Ｇ电子相互作用;通过最佳M o n k h o r s tＧP a c k网格对B r i l l o u i n区进行取样,保证了能量和电子密度的完全收敛;清洁αＧ石英(００１)表面松弛(点阵＋结构同时)通过共轭梯度最小化方案进行,直到任何原子上最大力低于０．０１e VÅ－１;使用０．０１e V G a u s s i n宽度的M e t hＧf e s s e lＧP a x t o n方法涂抹费米能级;电子密度的自我一致性收敛至总能量优于１０－６e V的精度.２)界面预优化:局部基础设置F i r e b a l l模拟软件包;C,N,S和S i最优极化s p３d５数值原子轨道(N A O s)基础设置,O单和双N A O s的s p３s∗p３∗基础设置,H优化s基础设置;在F i r e b a l l方法中使用了局部密度近似(L D A)函数;离子Ｇ电子相互作用通过范数守恒标量相对赝模拟;为了获取最小能量结构,热退火模拟过程＋缓慢冷却淬火技术:起始温度(１６０ħ),终止温度(R T)通过指定每个质量m e的非固定原子一个随机初始速度v即v２＝３k B T/２m e(均分定理)进行模拟;在这个公式中,k B是B o l t z m a n n常数,T是温度,v２表示界面非固定原子的平均速度.３)改进界面优化获得总能量和吸附能:除了以下内容外,还使用前文 清洁表面优化 中的相同步骤:采用如前章节所述的限定温度时预优化结构作为起始几何结构来改进优化结构;温度的影响以显式方式包括在内,例如热环境浴(１６０ħ),在电子温度下遵循B o l t z m a n n公式填补电子状态;基材五种物理层的底下两层通过底部悬挂键充分吸附过量氢原子固定以避免极化表面效应;扰乱性范德华(v d W)修正用于检验吸附层结构的可靠性;为此,经验式有效G r i m m e v d W R－６修正用于将色散力加到常规密度函数(D F T＋D).图３㊀用于计算官能化丁二烯低聚物和白炭黑表面吸附能的D F T分子模拟方法㊀㊀４)低聚物和白炭黑表面之间吸附能的计算:通过如下公式计算链端官能化丁二烯低聚物在αＧ石英(００１)表面每个分子的相互作用/吸附能.E i n t/a d s＝E t o t(低聚物/表面)－(E t o t(低聚物)＋E t o t(表面))式中,E t o t(低聚物/表面)是优化界面的总能量, E t o t(低聚物)是优化气相低聚物的总能量,E t o t(表面)是优化清洁表面的总能量.１．２㊀模型f xＧS S B R的合成作为代表性无规S S B R,我们选取了相对于丁二烯含２１％苯乙烯,６３％乙烯基,门尼粘度为５２的聚合物.采用微观结构改性剂２,２Ｇ二(２Ｇ四氢呋喃)丙烷(D T H F P).S S B R通过２０L间歇式反应器合成,初始反应温度为５０ħ.一旦单体完全耗尽,将一种官能化试剂加入到反应混合物中.得到三种不同类型链端官能化f xＧS S B R:F０１, F０２和F０３.１．３㊀白炭黑填充胶料的制备标准客车子午线轮胎胎面白炭黑胶料配方用于评估S S B R.f xＧS S B R胶料配方见表１.一个基本混炼方案用于混炼所有材料和白炭黑配方胶料.这些评估中使用的混炼方案见表２.胶料按表１㊀f xＧS S B R轮胎胎面胶配方f xＧS S B R１００U l t r a s i l７０００８０．０T D A E油２０．０T MQ１．０６P P D２．００M C蜡１．０S t r u k t o lA６０２．５S iＧ６９硅烷６４一段总计２１２．９T D A E油８．０N２３４炭黑１０．０硬脂酸１．５氧化锌２．５二段总计２３４．９硫黄１．２C B S２．０D P G２．０T B z T D０．２总计２４０．３表２㊀胶料混炼步骤步骤白炭黑干混M B１在各步骤中加入除氧化锌外的所有组分,１５５ħ下保持３m i n R M返炼,加入氧化锌,１５５ħ下保持３m i n终炼混炼硫化剂至１０５ħ,总混炼时间约为１７m i n三段混炼法在F a r r e l密炼机中混炼.前两段M B１和返炼阶段是非生产性的,因为没有加入硫化剂.在每一个母炼阶段结束时增加３m i n热处理,确保白炭黑硅醇基团完全硅烷化反应.胶料按标准A S T M测试方法测试.门尼粘度和焦烧时间通过A S T M D１６４６方法评估.硫化时间通过A S TM D２０８４方法测试.拉伸强度测试按A S T M D４１２方法进行.撕裂强度通过A S T M D５９６３方法测试.橡胶中分散通过A S T M D２６６３方法评估.流变性能通过A S TM D５２８９, D６２０４,D６６０２和D７６０５方法用无转子剪切流变仪测试.根据A S T M D５９６３进行D I N磨耗试验.根据I S O４６６２通过Z w i c k试验仪获得回弹值.以剪切或轴向(拉伸)模式用T A Q９００D MA 测试动态粘弹性能.图４㊀在０．２％应变和１０H z时不同官能化f xＧS S B R白炭黑胶料温度扫描曲线２㊀结果模型S S B R在实验室合成,链端官能化与D F T模拟中的低聚物相同.模型S S B R的微观和宏观结构相同,４种S S B R的主要不同是官能化的类型.模型S S B R通过白炭黑胶料评价,确定其动态力学性能.对胶料进行两种类型流变分析:高频率温度扫描和６０ħ下应变扫描.应变扫描对发现模型S S B R 之间的不同更加敏感.这是由于在动态变形过程中,填料聚集体破坏和重构,增加了胶料的能量损失.S S B R 官能化技术可以减少填料Ｇ填料相互作用,增加填料Ｇ聚合物相互作用,这归因于S S B R 和白炭黑官能团之间有利的相互作用,这种现象称为P a yn e 效应.图５㊀在０．２％应变和１０H z 时不同官能化f x ＧS S B R 白炭黑胶料在高于４０ħ时温度扫描曲线图６㊀由６０ħ下f x ＧS S B R 白炭黑胶料应变扫描曲线获得的G ᶄ图４和图５示出了不同类型官能化f x ＧS S B R白炭黑胶料的动态力学性能.图４示出了在０．２％应变和１０H z 时f x ＧS S B R 白炭黑胶料的温度扫描t a n δ曲线.初看起来,可观察到f x ＧS S B R 间微小的差异.图５示出了高于４０ħ温度范围内的t a n δ.图６示出了f x ＧS S B R 白炭黑胶料贮存模量G ᶄ随应变幅度的变化.贮存模量与填料分散状态相关.此效应是由于贮存模量的下降,团聚填料在试样变形时分散.G ᶄ的应变幅度依赖程度越小,填料大团聚体的比例越低,胶料中成分分散状态越好.这种现象称为P a y n e 效应.研究发现,官能化对P a y n e 效应有显著影响.这种流变试验对检测f x ＧS S B R 和白炭黑填料之间的相互作用更加敏感.图７示出了f x ＧS S B R 白炭黑胶料t a n δ与应变幅度的关系.图７㊀由模型f x ＧS S B R 白炭黑胶料在６０ħ下应变扫描曲线获得的t a nδ图８㊀归一化滚动阻力指标与归一化P a yn e 效应指数的关系图９㊀归一化湿路面抓地力指标与归一化滚动阻力指标的关系图１０㊀由D F T 分子模拟获得的归一化吸附能与归一化滚动阻力指标的关系３㊀讨论密度泛函理论(D F T )是广泛应用于解决基于两大类化学问题的量子力学模拟方法:１)解决D F T 领域内重要化学问题的化学反应性理论㊁方法和应用;２)D F T 应用于解决催化㊁反应和小分子中结构性能关系.在本文中,D F T 模拟用于确定官能化丁二烯低聚物和白炭黑表面之间的吸附能.丁二烯低聚物由三种单体单元构成;一种为１,４构型,２种为１,２构型.低聚物官能化的筛选基于链端官能化试剂引入的可行性.较高的吸附能意味着官能化低聚物和白炭黑表面更好的相互作用.㊀㊀图８示出了相对于非完全官能化S S B R ,归一化滚动阻力指标最大t a n δ和６０ħ时t a n δ与归一化P a yn e 效应G ᶄ(１０％)－G ᶄ(０．１％)的关系.观察到相对于６０ħ时t a n δ,最大t a n δ是表征聚合物Ｇ填料相互作用更加敏感的参数.选择滚动阻力参数最大t a n δ确定胶料的滚动阻力.图９示出了归一化湿路面抓地力(０ħ下t a n δ)与归一化滚动阻力指标(最大t a n δ)的关系.相对于非官能化S S B R 进行归一化.f x ＧS S B R 和湿路面抓地力和滚动阻力指标之间观察到很好的相关性.图１０示出了相同官能化低聚物D F T 分子模拟得到的归一化吸附能与归一化滚动阻力指标最大t a n δ的关系.发现较高吸附能的官能化低聚物对胶料滚动阻力指标有改善.这种方法用于设计新官能化胶料以生产f x ＧS S B R .发现D F T 模拟吸附能结果与不同类型官能化f x ＧS S B R 胶料获得的P a y n e 效应一致.D F T 分子模拟已经用于设计f x ＧS S B R ,f x ＧS S B R 是D yn a s o l 公司用于生产高性能轮胎的产品.４㊀结论本文展示了密度泛函理论(D F T )分子模拟在设计用于制造高性能轮胎的官能化S S B R 方面的应用.本文工作总结如下:１)开发了D F T 分子模拟方法,以确定官能化丁二烯低聚物在白炭黑表面的吸附能;２)合成了不同官能化的模型官能化S S B R ;基于D F T 分子模拟选择官能化基团;３)D F T 吸附能和白炭黑填充官能化S S B R 硫化胶的性能之间有很强的相关性;４)从吸附能㊁较好的白炭黑分散,以及硫化胶滚动阻力减小可推论出f x ＧS S B R /白炭黑的强相互作用;５)设计D yn a s o l 公司用于高性能轮胎的官能化S S B R ,提高官能化S S B R 和白炭黑填料之间的相互作用;这种方法可以推广至其他类型填料.参考文献:１㊀L u i sR u d r i gu e z ＧG u a d a r r a m a 等,R u b b e rW o r l d ,V o l ．２６０,N o ．６(２０１９),４１~４６。

《双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成与性能》篇一一、引言橡胶作为重要的工业原料，在汽车、航空、航天、机械制造等领域有着广泛的应用。

其中，溶聚丁苯橡胶（S-SBR）以其优异的物理机械性能和加工性能，已成为现代橡胶工业中的关键原料之一。

随着科学技术的不断发展，橡胶材料的研发也在持续进步。

其中，双端官能化溶聚丁苯橡胶作为一种新型橡胶材料，因其特殊的结构和性能在许多应用领域表现出巨大潜力。

本文将重点介绍双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成工艺及性能研究。

二、双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成1. 原料选择双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成主要采用丁二烯、苯乙烯等单体作为原料。

这些原料具有较高的纯度和活性，对最终产品的性能有着重要影响。

2. 合成工艺双端官能化溶聚丁苯橡胶的合成主要通过溶液聚合的方法进行。

在催化剂的作用下，将丁二烯和苯乙烯等单体在溶剂中进行聚合反应，生成具有特定结构的聚合物。

随后，通过官能化反应，将双端官能团引入到聚合物分子中，形成双端官能化溶聚丁苯橡胶。

3. 合成过程中的关键因素在合成过程中，催化剂的选择、反应温度、反应时间等因素对最终产品的性能有着重要影响。

此外，溶剂的选择也对聚合反应的进行和最终产品的性能有着重要影响。

三、双端官能化溶聚丁苯橡胶的性能研究1. 物理机械性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有优异的物理机械性能，如高强度、高弹性、耐磨性等。

这些性能使得双端官能化溶聚丁苯橡胶在汽车、机械制造等领域有着广泛的应用。

2. 加工性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有良好的加工性能，如优异的流动性、可塑性等。

这些性能使得双端官能化溶聚丁苯橡胶在加工过程中易于成型、硫化等，提高了生产效率。

3. 耐候性能双端官能化溶聚丁苯橡胶具有较好的耐候性能，能够在恶劣的环境下长期使用而不发生明显的性能损失。

这使得双端官能化溶聚丁苯橡胶在航空、航天等领域具有广泛的应用前景。

四、应用领域及发展前景双端官能化溶聚丁苯橡胶因其优异的性能在汽车、机械制造、航空、航天等领域有着广泛的应用。