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免充气轮胎是以高分子弹性体为轮辐,通过结构设计及弹性体自身性能达到支撑车身质量及变形吸震的目的。应用于免充气轮胎的弹性体需具备以下特性[1]:
(1)一定的刚性,能起到支撑车身作用(2)一定的韧性,达到可变形吸震，提高行驶舒适性的目的
(3)形状记忆性,轮胎负载变形后可恢复,即要求材料的刚性和柔性须达到一定的平衡
(4)良好的抗疲劳性能,在轮胎负载行驶中,弹性体需承受住不断的拉伸-压缩循环。
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聚双环戊二烯
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PDCPD是一种刚柔并济的高分子材料，由双环戊二烯(DCPD)通过开环易位聚合(ROMP)反应制得。其单体DCPD主要来源于石油裂解制乙烯及煤炭炼焦副产物中的C3馏分,具有来源广泛、价格低廉的优势
此外,由于PDCPD的单体DCPD粘度低,因此适用于反应注射成型工艺,注射过程无需过高的充模压力,且可一次成型制备形状复杂的制品。同时PDCPD还具备优异的耐酸碱性和耐水性。以上优势使PDCPD在免充气轮胎方面的应用具有巨大潜力。
但PDCPD是一种工程塑料,对于未改性的PDCPD而言,其基本力学性能并不突出。要使其可应用于免充气轮胎中,还需通过改变其交联程度或引入柔性结构将其改性为一种性能满足需求的弹性体[2]。
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01
1.互穿网络改性
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在PDCPD中引入相容性较高的柔性高分子材料,包括橡胶和聚氨酯等弹性体,与PDCPD形成互穿网络结构(见下图)。具体方法是:将柔性高分子材料溶解到单体DCPD中,然后在合适的条件下聚合。
02
2.高交联改性
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通过引入交联剂或自由基引发剂来适当调高PDCPD的交联度。纯DCPD是一种交联度较低的树脂,因此力学性能较差。在实际应用中,可通过加人交联剂以提高其交联度,从而使PDCPD在力学和耐温性能方面满足实际应用。
03
3.聚氨酯接枝改性
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对于相对分子质量可控的柔性高分子材料，包括聚酰胺﹑芳纶.聚氨酯等,将其分子链两端用降冰片烯封端,以赋予其与DCPD共聚的能力。在催化剂作用下,柔性高分子材料与PDCPD形成完整的三维交联结构[3]。
改性后PDCPD的性能
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从表1可以看出:与未改性PDCPD相比,互穿网络改性PDCPD的拉伸模量.拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击强度都有所提高;通过调整交联剂的种类和用量的高交联改性PDCPD的拉伸模量、弯曲模量.弯曲强度、抗冲击强度和耐温性能均提高;聚氨酯接枝改性PDCPD的断裂伸长率和抗冲击强度大幅提高,其他力学性能也有所改善。
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