硅炭黑/高分子聚合物复合材料的制备及性能研究
发布时间：2021-03-04 06:36
高分子材料因其具有优异且独特的物理化学性能,在国民经济和科技领域中不可缺少。随着高分子基材料应用的广泛度和需求量日益增加,社会开始对原料的可持续应用性投入更多的关注。人们希望将“生态化设计”和“绿色产品”的理念应用在聚合物的制造上,减少相关石油产品的使用,大量使用生物质基原料,减少聚合物在制品中的有效用量,弥补聚合物本身缺陷增强产品性能满足特殊需求,使高分子材料真正可以达到产业化工业生产的程度。本论文利用稻壳中天然的纳米二氧化硅均匀分布的特点,通过将稻壳选择性热解和定向粉碎技术生产出二氧化硅和炭均匀分布的硅炭黑（SiCB）材料。一方面,对硅炭黑的基本理化性质与结构进行了探究,同时与白炭黑、炭黑比较,明确其本身所具有的功能与属性,为硅炭黑进一步开发应用提供基础理论依据;另一方面,选择天然橡胶和聚乙烯两类工业和生产生活中最常见的高分子聚合物产品,通过熔融共混工艺制备了聚合物复合材料并对性能进行了测试,综合分析研究了硅炭黑作为一种聚合物填料的可行性及优劣势,以及为今后的修饰改性优化设计提供了理论基础和研究思路。取得的研究结果如下:1.制备的硅炭黑产品硅炭比为43:57,比表面积可达到129....
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 生物炭
1.2.1 生物炭的定义
1.2.2 生物炭的制备
1.2.3 生物炭的结构与性质
1.2.4 生物炭的改性
1.2.5 生物炭的应用
1.2.6 生物炭在高分子材料领域的研究
1.3 稻壳硅
1.3.1 二氧化硅的来源
1.3.2 稻壳中的硅源
1.3.3 稻壳灰
1.3.4 稻壳灰在高分子材料领域的研究
1.4 填料/高分子聚合物复合材料
1.4.1 天然橡胶
1.4.2 聚乙烯
1.4.3 填料
1.4.4 聚合物纳米复合材料的制备及应用
1.5 本论文的选题目的、研究内容及意义
1.5.1 选题目的
1.5.2 研究内容
1.5.3 研究意义
第二章 硅炭黑的制备及其主要理化性质的研究
2.1 引言
2.2 试剂与仪器
2.2.1 试剂
2.2.2 仪器
2.3 实验方法
2.3.1 硅炭黑的制备
2.3.2 硅炭黑的物理性质分析
2.3.3 硅炭黑的结构分析
2.3.4 硅炭黑的形貌分析
2.4 分析与测试
2.4.1 粒度尺寸及分布的测定
2.4.2 物理性质的测定
2.4.3 热重分析
2.4.4 氮气吸附分析
2.4.5 红外光谱分析
2.4.6 X射线衍射分析
2.4.7 吸油值的测定
2.4.8 SEM分析
2.5 结果与讨论
2.5.1 硅炭黑的物理性质
2.5.2 硅炭黑的结构性质
2.5.3 硅炭黑的形貌性质
2.6 本章小结
第三章 硅炭黑/天然橡胶复合材料的制备及其在全钢胎胎面胶工业上的应用
3.1 引言
3.2 试剂与仪器
3.2.1 试剂
3.2.2 仪器
3.3 实验方法
3.3.1 不同处理方式硅炭黑的制备
3.3.2 硅炭黑/天然橡胶复合材料的制备
3.3.3 工业全钢胎胎面胶的制备
3.4 分析与测试
3.4.1 硫化时间的测定
3.4.2 拉伸性能的测定
3.4.3 撕裂性能的测定
3.4.4 密度的测定
3.4.5 邵A硬度的测定
3.4.6 回弹性能的测定
3.4.7 扫描电镜分析（SEM）
3.5 结果与讨论
3.5.1 硅炭黑/天然橡胶复合材料的制备及对拉伸性能的影响
3.5.2 硅炭黑在全钢胎胎面胶中的应用
3.6 本章小结
第四章 硅炭黑/聚乙烯复合材料的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 试剂与仪器
4.2.1 试剂
4.2.2 仪器
4.3 实验方法
4.3.1 原料预混合制备硅炭黑填料母粒
4.3.2 注塑成型法制备硅炭黑/聚乙烯复合材料
4.3.3 压延成型法制备硅炭黑/聚乙烯复合材料
4.4 分析与测试
4.4.1 力学性能试验
4.4.2 熔融指数的测定
4.4.3 物理性质试验
4.4.4 热重分析（TG）
4.4.5 X射线衍射分析（XRD）
4.4.6 扫描电镜分析（SEM）
4.5 结果与讨论
4.5.1 注塑成型法制备的硅炭黑/聚乙烯复合材料的研究
4.5.2 注塑成型法制备的硅炭黑/聚乙烯复合材料的力学性能
4.5.3 压延成型法制备硅炭黑/聚乙烯复合材料的补强性能
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭应用技术研究[J]. 陈温福,张伟明,孟军,徐正进. 中国工程科学. 2011(02)
[2]土壤生物质炭环境行为与环境效应[J]. 刘玉学,刘微,吴伟祥,钟哲科,陈英旭. 应用生态学报. 2009(04)
[3]改性纳米碳黑用于重金属污染土壤改良的研究[J]. 王汉卫,王玉军,陈杰华,王慎强,成杰民,周东美. 中国环境科学. 2009(04)
[4]镉污染土壤中施用秸秆炭对水稻生长发育的影响[J]. 张伟明,张庆忠,陈温福. 北方水稻. 2009(02)
[5]稻壳灰在橡胶工业中的应用[J]. 刘琼琼,丛后罗,柳峰,徐冬梅. 橡胶工业. 2008(07)
[6]聚丙烯（PP）/纳米二氧化硅SiO2复合材料的制备及其性能研究[J]. 张成波,李青山,王建伟. 材料工程. 2007(S1)
[7]气候变化减缓技术:国际现状与发展趋势[J]. 王勤花,曲建升,张志强. 气候变化研究进展. 2007(06)
[8]黑碳在土壤有机碳生物地球化学循环中的作用[J]. 张旭东,梁超,诸葛玉平,姜勇,解宏图,何红波,王晶. 土壤通报. 2003(04)
[9]关于稻壳炭用作橡胶补强材料的研究[J]. 那洪东. 世界橡胶工业. 2002(01)
[10]白炭黑的特性及其在胎面胶中的应用[J]. 宁凯军,王小萍,贾德民. 合成橡胶工业. 2001(03)
博士论文
[1]谷壳灰填充下NBR复合涂层的制备及结构与性能研究[D]. 郑楠.南昌大学 2014
[2]生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用[D]. 张伟明.沈阳农业大学 2012
硕士论文
[1]纳米纤维素纤维/高密度聚乙烯复合材料的制备及表征[D]. 汪欢欢.浙江农林大学 2014
[2]湿炼法橡胶/填料复合材料及其硫化胶的制备、结构与性能[D]. 张舒宁.华南理工大学 2013
[3]木质素/聚烯烃复合材料的制备及性能研究[D]. 黄锦浩.华南理工大学 2012
[4]原位生成—共沉法天然橡胶/（炭黑—二氧化硅）复合材料的制备、结构与性能[D]. 陈巧.华南理工大学 2012
[5]聚丙烯/木质素复合材料的制备及性能研究[D]. 董晓莉.浙江工业大学 2010
本文编号：3062737
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 概述
1.2 生物炭
1.2.1 生物炭的定义
1.2.2 生物炭的制备
1.2.3 生物炭的结构与性质
1.2.4 生物炭的改性
1.2.5 生物炭的应用
1.2.6 生物炭在高分子材料领域的研究
1.3 稻壳硅
1.3.1 二氧化硅的来源
1.3.2 稻壳中的硅源
1.3.3 稻壳灰
1.3.4 稻壳灰在高分子材料领域的研究
1.4 填料/高分子聚合物复合材料
1.4.1 天然橡胶
1.4.2 聚乙烯
1.4.3 填料
1.4.4 聚合物纳米复合材料的制备及应用
1.5 本论文的选题目的、研究内容及意义
1.5.1 选题目的
1.5.2 研究内容
1.5.3 研究意义
第二章 硅炭黑的制备及其主要理化性质的研究
2.1 引言
2.2 试剂与仪器
2.2.1 试剂
2.2.2 仪器
2.3 实验方法
2.3.1 硅炭黑的制备
2.3.2 硅炭黑的物理性质分析
2.3.3 硅炭黑的结构分析
2.3.4 硅炭黑的形貌分析
2.4 分析与测试
2.4.1 粒度尺寸及分布的测定
2.4.2 物理性质的测定
2.4.3 热重分析
2.4.4 氮气吸附分析
2.4.5 红外光谱分析
2.4.6 X射线衍射分析
2.4.7 吸油值的测定
2.4.8 SEM分析
2.5 结果与讨论
2.5.1 硅炭黑的物理性质
2.5.2 硅炭黑的结构性质
2.5.3 硅炭黑的形貌性质
2.6 本章小结
第三章 硅炭黑/天然橡胶复合材料的制备及其在全钢胎胎面胶工业上的应用
3.1 引言
3.2 试剂与仪器
3.2.1 试剂
3.2.2 仪器
3.3 实验方法
3.3.1 不同处理方式硅炭黑的制备
3.3.2 硅炭黑/天然橡胶复合材料的制备
3.3.3 工业全钢胎胎面胶的制备
3.4 分析与测试
3.4.1 硫化时间的测定
3.4.2 拉伸性能的测定
3.4.3 撕裂性能的测定
3.4.4 密度的测定
3.4.5 邵A硬度的测定
3.4.6 回弹性能的测定
3.4.7 扫描电镜分析（SEM）
3.5 结果与讨论
3.5.1 硅炭黑/天然橡胶复合材料的制备及对拉伸性能的影响
3.5.2 硅炭黑在全钢胎胎面胶中的应用
3.6 本章小结
第四章 硅炭黑/聚乙烯复合材料的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 试剂与仪器
4.2.1 试剂
4.2.2 仪器
4.3 实验方法
4.3.1 原料预混合制备硅炭黑填料母粒
4.3.2 注塑成型法制备硅炭黑/聚乙烯复合材料
4.3.3 压延成型法制备硅炭黑/聚乙烯复合材料
4.4 分析与测试
4.4.1 力学性能试验
4.4.2 熔融指数的测定
4.4.3 物理性质试验
4.4.4 热重分析（TG）
4.4.5 X射线衍射分析（XRD）
4.4.6 扫描电镜分析（SEM）
4.5 结果与讨论
4.5.1 注塑成型法制备的硅炭黑/聚乙烯复合材料的研究
4.5.2 注塑成型法制备的硅炭黑/聚乙烯复合材料的力学性能
4.5.3 压延成型法制备硅炭黑/聚乙烯复合材料的补强性能
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭应用技术研究[J]. 陈温福,张伟明,孟军,徐正进. 中国工程科学. 2011(02)
[2]土壤生物质炭环境行为与环境效应[J]. 刘玉学,刘微,吴伟祥,钟哲科,陈英旭. 应用生态学报. 2009(04)
[3]改性纳米碳黑用于重金属污染土壤改良的研究[J]. 王汉卫,王玉军,陈杰华,王慎强,成杰民,周东美. 中国环境科学. 2009(04)
[4]镉污染土壤中施用秸秆炭对水稻生长发育的影响[J]. 张伟明,张庆忠,陈温福. 北方水稻. 2009(02)
[5]稻壳灰在橡胶工业中的应用[J]. 刘琼琼,丛后罗,柳峰,徐冬梅. 橡胶工业. 2008(07)
[6]聚丙烯（PP）/纳米二氧化硅SiO2复合材料的制备及其性能研究[J]. 张成波,李青山,王建伟. 材料工程. 2007(S1)
[7]气候变化减缓技术:国际现状与发展趋势[J]. 王勤花,曲建升,张志强. 气候变化研究进展. 2007(06)
[8]黑碳在土壤有机碳生物地球化学循环中的作用[J]. 张旭东,梁超,诸葛玉平,姜勇,解宏图,何红波,王晶. 土壤通报. 2003(04)
[9]关于稻壳炭用作橡胶补强材料的研究[J]. 那洪东. 世界橡胶工业. 2002(01)
[10]白炭黑的特性及其在胎面胶中的应用[J]. 宁凯军,王小萍,贾德民. 合成橡胶工业. 2001(03)
博士论文
[1]谷壳灰填充下NBR复合涂层的制备及结构与性能研究[D]. 郑楠.南昌大学 2014
[2]生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用[D]. 张伟明.沈阳农业大学 2012
硕士论文
[1]纳米纤维素纤维/高密度聚乙烯复合材料的制备及表征[D]. 汪欢欢.浙江农林大学 2014
[2]湿炼法橡胶/填料复合材料及其硫化胶的制备、结构与性能[D]. 张舒宁.华南理工大学 2013
[3]木质素/聚烯烃复合材料的制备及性能研究[D]. 黄锦浩.华南理工大学 2012
[4]原位生成—共沉法天然橡胶/（炭黑—二氧化硅）复合材料的制备、结构与性能[D]. 陈巧.华南理工大学 2012
[5]聚丙烯/木质素复合材料的制备及性能研究[D]. 董晓莉.浙江工业大学 2010
本文编号：3062737
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