天然杜仲橡胶的提取改性应用及其形状记忆材料的制备

发布时间：2017-04-03 08:12

  本文关键词：天然杜仲橡胶的提取改性应用及其形状记忆材料的制备，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文采用有机相-水相相结合的方法提取得到天然杜仲橡胶,对所得产物进行表征,并考察了NR/EUG并用时,EUG的用量对加工性能及硫化胶综合性能的影响;采用乳液法对杜仲胶进行环氧化改性,并将所得环氧化杜仲胶应用于丁苯橡胶/白炭黑复合材料的界面改性,考察了环氧化杜仲胶的环氧度、用量对复合材料性能的影响,并与常用白炭黑分散剂的改性效果进行对比;利用天然杜仲橡胶为基体材料制备了杜仲胶基发泡形状记忆材料和杜仲胶/HDPE形状记忆材料,主要研究了交联程度、发泡程度对杜仲胶形状记忆材料性能的影响和天然杜仲橡胶/HDPE形状记忆材料的三重形状记忆效应。首先,在天然杜仲橡胶(EUG)的提取及应用方面,我们采用有机相-水相相结合的提取提取方法简化了杜仲胶的提取分离工艺,对提取所得EUG的进行了表征,结果表明:经复合酶预处理后的天然杜仲橡胶的相对分子质量在30-40万,分子量分布相对较窄;且其反-1,4-结构含量为99%以上,且存在β、α两种晶型。将EUG用于天然橡胶(NR)体系时,杜仲胶的加入可提高硫化胶的力学性能及耐磨性,改善压缩生热性能,但在一定程度上降低胶料的加工性能。其次在EUG的改性及应用方面,我们以EUG为原料采用乳液法以过氧乙酸为环氧试剂制备了不同环氧度的环氧化天然杜仲橡胶(EEUG),并将EEUG用于改性丁苯橡胶/白炭黑复合材料。结果表明:EEUG具有较高环氧度时更有利于材料的加工性能和硫化胶力学性能、耐磨性的提高,以及压缩生热性能和白炭黑在SBR基体中的分散性的改善;EEUG-40在一定用量范围内可有效改善白炭黑的分散性,减轻填料“Payne”效应改善胶料加工性能,提高硫化胶的物理机械性能、动态热力学性能且降低其滚动阻力,但当用量太大时材料的力学性能,加工性能及动态热力学性能均有所降低,白炭黑分散性变差,EEUG-40用量为3份时,综合性能最佳;EEUG-40对白炭黑在丁苯橡胶基体中分散效果的改善与普通白炭黑分散剂相当,是一种优良的丁苯橡胶/白炭黑复合材料大分子界面改性剂。在EUG基形状记忆材料的制备方面,首先利用热膨胀物理微球发泡剂Expancel 920DU40制备了EUG基发泡形状记忆材料,考察了硫黄用量及发泡剂Expancel 920DU40用量对其综合性能的影响,结果表明:随硫黄用量的增加而增大,EUG的结晶度及Tm降低,力学性能先降低后升高硬度明显降低,材料的形状记忆性能明显下降,硫黄用量为0.8 phr时效果最佳;随Expancel 920DU40用量的增加EUG结晶度和Tm稍有提高,材料的形状记忆性能受Expancel 920DU40用量的影响较小。然后研究了EUG/HDPE形状记忆材料三重形状记忆效应,考察了DCP用量、EUG/HDPE并用比及S/DCP并用比对EUG/HDPE形状记忆性能的影响,结果表明:随DCP用量的增加EUG和HDPE的结晶度及Tm均降低,物理机械性能显著下降,DCP用量增加材料的形状记忆性能明显降低DCP用量为1 phr时综合性能最佳;随HDPE用量的增加EUG相的结晶度和Tm降低,HDPE相的结晶度提高Tm基本不变,材料的发泡程度由于HDPE的加入有所增大,力学强度降低,定伸应力及硬度提高,材料的形状记忆性能并不随HDPE用量的增加呈线性变化,当EUG/HDPE为80/20时最佳;在硫黄用量一定时,随DCP用量的增加,EUG和HDPE两相的结晶度及Tm均降低,发泡程度不随DCP用量的增加线性变化,力学性能先升高后降低,硬度明显降低,材料的热刺激响应温度温度Tr降低,形状回复率Rr增大。
【关键词】：天然杜仲橡胶 提取 环氧化杜仲胶 大分子界面改性剂 形状记忆
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ332.2;TB381
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-11
• 符号说明11-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 杜仲胶的概述12-19
• 1.1.1 杜仲树的自然分布12
• 1.1.2 杜仲胶的结构与基本性能12-15
• 1.1.2.1 杜仲植物的主要化学组分12
• 1.1.2.2 杜仲橡胶的结构12-13
• 1.1.2.3 杜仲橡胶的基本性能13-15
• 1.1.3 杜仲橡胶的提取与分离研究15-17
• 1.1.3.1 杜仲橡胶的传统提取分离工艺15-16
• 1.1.3.2 杜仲的先进提取工艺16-17
• 1.1.4 杜仲胶在橡塑材料中的应用17-19
• 1.1.4.1 杜仲胶与橡胶材料共混17-18
• 1.1.4.2 杜仲胶与塑料共混18-19
• 1.2 白炭黑在橡胶补强中的应用及改性19-22
• 1.2.1 白炭黑的分类及应用19-20
• 1.2.1.1 白炭黑的分类19
• 1.2.1.2 白炭黑的橡胶补强应用研究19-20
• 1.2.2 白炭黑的改性20-22
• 1.2.2.1 白炭黑的化学改性研究20-21
• 1.2.2.2 白炭黑的无机物包覆改性研究21
• 1.2.2.3 白炭黑的表面改性剂改性研究21
• 1.2.2.4 白炭黑的大分子界面改性剂改性研究21-22
• 1.3 形状记忆聚合物22-24
• 1.3.1 SMP的形状记忆机理22-23
• 1.3.2 SMP的刺激方式及形状记忆性能研究23-24
• 1.3.2.1 SMP的刺激方式及分类23
• 1.3.2.2 SMP的形状记忆性能研究23-24
• 1.4 课题研究背景及内容24-26
• 1.4.1 课题研究背景及意义24-25
• 1.4.2 课题研究内容25-26
• 第二章 天然杜仲橡胶水相-有机相提取、表征及其对天然橡胶性能的影响26-41
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-28
• 2.2.1 主要原材料27
• 2.2.2 实验设备27-28
• 2.3 实验过程28-31
• 2.3.1 杜仲树皮、树叶的预处理、提取及表征28-29
• 2.3.1.1 生物酶预处理法预处理杜仲树叶、树皮28
• 2.3.1.2 天然杜仲橡胶的水相-有机相提取分离过程28-29
• 2.3.1.3 天然杜仲橡胶的表征29
• 2.3.2 天然杜仲橡胶对天然橡胶性能的影响实验29-31
• 2.3.2.1 实验配方29-30
• 2.3.2.2 试样制备及性能测试30-31
• 2.4 结果与讨论31-40
• 2.4.1 天然杜仲橡胶的提取及表征31-38
• 2.4.2 天然杜仲橡胶天然橡胶性能的影响38-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 环氧化天然杜仲橡胶改性丁苯橡胶/白炭黑复合材料41-67
• 3.1 引言41-42
• 3.2 实验部分42
• 3.2.1 主要原材料42
• 3.2.2 实验设备42
• 3.3 实验过程42-47
• 3.3.1 EUG的提取42-43
• 3.3.2 EEUG的制备43-44
• 3.3.2.1 过氧乙酸的配置与标定43
• 3.3.2.2 乳液法制备EEUG43-44
• 3.3.2.3 EEUG的表征与环氧度的计算44
• 3.3.3 EEUG改性丁苯橡胶/白炭黑复合材料44-47
• 3.3.3.1 实验配方44-46
• 3.3.3.2 试样制备及性能测试46-47
• 3.4 结果与讨论47-65
• 3.4.1 EEUG的表征与环氧度的计算47-49
• 3.4.2 不同环氧度的EEUG改性丁苯橡胶/白炭黑复合材料49-53
• 3.4.3 不同用量的EEUG-40改性丁苯橡胶/白炭黑复合材料53-60
• 3.4.4 EEUG-40与普通白炭黑分散剂改性丁苯橡胶/白炭黑复合材料对比60-65
• 3.5 本章小结65-67
• 第四章 天然杜仲橡胶基形状记忆材料的制备67-103
• 4.1 引言67-68
• 4.2 实验部分68-69
• 4.2.1 主要原材料68
• 4.2.2 实验设备68-69
• 4.3 实验过程69-76
• 4.3.1 热膨胀物理微球的表征69-70
• 4.3.1.1 红外法(FTIR)69
• 4.3.1.2 热失重法(TGA)与DSC法69
• 4.3.1.3 扫描电镜(SEM)法69-70
• 4.3.2 天然杜仲橡胶基发泡形状记忆材料的制备70-73
• 4.3.2.1 实验配方70
• 4.3.2.2 试样制备与性能测试70-73
• 4.3.3 杜仲胶/HDPE形状记忆材料三重形状记忆效应的研究73-76
• 4.3.3.1 实验配方73-74
• 4.3.3.2 试样制备与性能测试74-76
• 4.4 结果与讨论76-102
• 4.4.1 热膨胀物理微球发泡剂的表征76-79
• 4.4.2 天然杜仲橡胶基发泡形状记忆材料的性能79-88
• 4.4.2.1 硫黄用量对EUG基发泡形状记忆材料综合性能的影响79-84
• 4.4.2.2 Expancel 920DU40用量对EUG基发泡形状记忆材料综合性能的影响84-88
• 4.4.3 EUG/HDPE形状记忆材料的三重形状记忆效应88-102
• 4.4.3.1 DCP用量对EUG/HDPE形状记忆材料综合性能的影响88-93
• 4.4.3.2 HDPE用量对EUG/HDPE发泡形状记忆材料综合性能的影响93-98
• 4.4.3.3 S/DCP并用比对EUG/HDPE发泡形状记忆材料综合性能的影响98-102
• 4.5 本章小结102-103
• 结论103-104
• 参考文献104-110
• 致谢110-111
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录111-113

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本文编号：283996