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Improvement of Silica Dispersion in Solution Polymerized Styrene–Butadiene Rubber via Introducing Amino Functional Groups
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-01-11 , DOI: 10.1021/acs.iecr.8b05738 Chongzhi Sun 1 , Shipeng Wen 1, 2 , Hongwei Ma 3 , Yang Li 3 , Liang Chen 4 , Zhao Wang 2 , Binbin Yuan 5 , Li Liu 1
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-01-11 , DOI: 10.1021/acs.iecr.8b05738 Chongzhi Sun 1 , Shipeng Wen 1, 2 , Hongwei Ma 3 , Yang Li 3 , Liang Chen 4 , Zhao Wang 2 , Binbin Yuan 5 , Li Liu 1
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Uniform silica dispersion is vital for achieving high-performance and low-rolling-resistance tires. Though silane coupling agents could improve the dispersion of silica, it would also lead to increasing processing complexity and volatile organic compounds. In the present work, amino-functionalized solution polymerized styrene–butadiene rubber (F-SSBR) were designed and synthesized aiming to form a hydrogen bond between the amino group and hydroxyl group in silica to improve the silica dispersion. In order to study the different effect of F-SSBR with in-chain or end-chain amino groups on silica dispersion, two 1,1-diphenylethylene (DPE) derivatives were introduced into the SSBR molecular chains via living anionic polymerization. Afterward, silica nanoparticles reinforced F-SSBR composites for tire tread were prepared. The effects of the functional groups of SSBR on the microstructure and performance of the composites were investigated. The results revealed that the incorporation of DPE derivatives into the SSBR molecular chain effectively decreased the size of silica aggregates and improved the dispersion of silica in the SSBR/silica composites. The thickness of tight bound rubber in F-SSBR/silica composite was larger than that of the original SSBR/silica composite. The F-SSBR composites had higher tensile strength, tear strength, and lower rolling resistance compared with the original SSBR composite. Especially, the F-SSBR with end-chain amino groups exhibited better comprehensive properties and had potential application in manufacturing high-performance tires.
中文翻译：
通过引入氨基官能团改善溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶中的二氧化硅分散性
均匀的二氧化硅分散体对于获得高性能和低滚动阻力的轮胎至关重要。尽管硅烷偶联剂可以改善二氧化硅的分散性，但也会导致加工复杂性和挥发性有机化合物的增加。在本工作中，设计并合成了氨基官能化溶液聚合的丁苯橡胶（F-SSBR），目的是在二氧化硅中的氨基和羟基之间形成氢键，以改善二氧化硅的分散性。为了研究具有链内或末端链氨基的F-SSBR对二氧化硅分散体的不同影响，通过活性阴离子聚合将两种1,1-二苯乙烯（DPE）衍生物引入到SSBR分子链中。然后，制备了用于轮胎胎面的二氧化硅纳米颗粒增强的F-SSBR复合材料。研究了SSBR官能团对复合材料微观结构和性能的影响。结果表明，将DPE衍生物掺入SSBR分子链中可有效减小二氧化硅聚集体的尺寸，并改善二氧化硅在SSBR /二氧化硅复合材料中的分散性。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。结果表明，将DPE衍生物掺入SSBR分子链中可有效减小二氧化硅聚集体的尺寸，并改善二氧化硅在SSBR /二氧化硅复合材料中的分散性。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。结果表明，将DPE衍生物掺入SSBR分子链中可有效减小二氧化硅聚集体的尺寸，并改善二氧化硅在SSBR /二氧化硅复合材料中的分散性。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。
更新日期：2019-01-13
中文翻译：
通过引入氨基官能团改善溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶中的二氧化硅分散性
均匀的二氧化硅分散体对于获得高性能和低滚动阻力的轮胎至关重要。尽管硅烷偶联剂可以改善二氧化硅的分散性，但也会导致加工复杂性和挥发性有机化合物的增加。在本工作中，设计并合成了氨基官能化溶液聚合的丁苯橡胶（F-SSBR），目的是在二氧化硅中的氨基和羟基之间形成氢键，以改善二氧化硅的分散性。为了研究具有链内或末端链氨基的F-SSBR对二氧化硅分散体的不同影响，通过活性阴离子聚合将两种1,1-二苯乙烯（DPE）衍生物引入到SSBR分子链中。然后，制备了用于轮胎胎面的二氧化硅纳米颗粒增强的F-SSBR复合材料。研究了SSBR官能团对复合材料微观结构和性能的影响。结果表明，将DPE衍生物掺入SSBR分子链中可有效减小二氧化硅聚集体的尺寸，并改善二氧化硅在SSBR /二氧化硅复合材料中的分散性。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。结果表明，将DPE衍生物掺入SSBR分子链中可有效减小二氧化硅聚集体的尺寸，并改善二氧化硅在SSBR /二氧化硅复合材料中的分散性。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。结果表明，将DPE衍生物掺入SSBR分子链中可有效减小二氧化硅聚集体的尺寸，并改善二氧化硅在SSBR /二氧化硅复合材料中的分散性。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。F-SSBR /二氧化硅复合材料中的紧密粘合橡胶的厚度大于原始SSBR /二氧化硅复合材料的厚度。与原始SSBR复合材料相比，F-SSBR复合材料具有更高的拉伸强度，撕裂强度和更低的滚动阻力。特别地，具有端链氨基的F-SSBR表现出更好的综合性能，并且在制造高性能轮胎中具有潜在的应用。
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