实验与分子模拟相结合法对防老剂接枝白炭黑/SBR复合材料的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1防老剂对橡胶材料的防老化机理以及国内外研究现状 1.1.1 橡胶的老化高分子材料由于其有机主链结构和长链特点，其老化问题比金属及陶瓷材料更为严重，是目前公认的两大缺陷之一（另一为易燃性）。

橡胶制品长时间使用后，常表现制品发硬或变软、表面裂纹或起泡等现象，其性能如拉伸强度、伸长率、屈挠强度、击穿电压等逐渐下降[1]，对于双烯类链橡胶如天然、顺丁、丁苯橡胶等，其所含的孤立双键结构更易受到氧的攻击而发生热氧老化,十分影响使用效果甚至造成事故，是一种不可逆的反应。

丁苯橡胶（styrene butadiene rubber, sbr）由丁二烯和苯乙烯共聚而成，其分子链主要由四种基团共聚而成，即1,4-丁二烯(反式)，1,4-丁二烯(顺式)，1,2-丁二烯，苯乙烯，如图1.1所示，主要用于胶带、胶管、胶粘剂等，生产制造轮胎、鞋底、防水卷材等。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1 实验部分白炭黑的改性 防老化功能型偶联剂的合成利用巯基-烯迈克尔加成反应原理，将γ-巯丙基三甲氧基硅烷（图中偶联剂kh590）上的反应基团-sh与n-(4-苯胺基苯基)马来酰亚胺（防老剂mc）上的-ch=ch-反应，形成-s-ch2-结构，得到防老化功能型偶联剂（拟命名为kh590-mc），其加成反应机理如图21所示。

图21 巯基-烯迈克尔加成反应 防老化功能型白炭黑的合成利用kh590-mc的烷氧基与白炭黑（sio2）表面上的羟基进行水合缩聚反应，制备防老化功能型白炭黑（可命名为sio2-g-mc），其反应路线设计如图22所示。

图22 实验过程示意图 分析测试表征采用傅里叶红外ftir、氢核磁1h-nmr对防老化功能型偶联剂kh590-mc和防老化功能型白炭黑sio2-g-mc的结构进行剖析，确定反应是否完成；采用热重分析tga对白炭黑接枝上kh590-mc的量进行测量，确定白炭黑上接枝的功能型防老剂数量，为分子模拟建模提供基础数据；若接枝改性成功，则白炭黑的亲油（水）性将有较大变化，拟采用接触角法（试剂可考虑选用水和甲苯）对此进行表征。