纤维素短纤维精细预分散母胶粒的制备以及填充橡胶复合材料性能的研究

发布时间：2017-08-18 18:10

  本文关键词：纤维素短纤维精细预分散母胶粒的制备以及填充橡胶复合材料性能的研究

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【摘要】：本论文主要以切断的长度为0.1-0.5毫米的棉纺丝纤维(一种纤维素短切纤维,简称棉粉,本文所指纤维素均为棉粉)为主要原材料进行表面物理和化学改性,通过隔离预分散和精细预分散加工处理,最终制备出一种新型精细预分散纤维素短纤维母胶粒,该母胶粒不仅在橡胶基体中加工性能和分散性能良好,还与基质橡胶有较强的界面粘合；进而对比研究了不同纤维素短纤维母胶粒填充丁苯橡胶复合材料的性能,得出以下结论：1、首次将产业界广泛采用的橡胶助剂预分散母粒的挤出造粒工艺应用于纤维素短纤维的预分散母胶粒制备,借助各种测试分析手段和性能验证分析,系统总结了纤维素短纤维造粒工艺性能和配方设计参数。2、通过薄膜压片法,扫描电镜等手段对比表征了母胶粒中聚异丁烯(PIB)隔离助剂用量对纤维素短纤维母胶粒在橡胶基体中分散性的影响。研究结果表明,加入PIB能有效改善纤维素短纤维的分散性,并充分改善了所填充橡胶复合材料的加工性能,机械力学性能和动态力学性能等。3、使用硅烷偶联剂对纤维素短纤维进行表面物理和化学改性,辅以科学的配方设计和加工工艺,制备出新型精细预分散纤维素短纤维母胶粒；利用扫描电镜,动态力学性能和相对界面滑脱能等分析测试手段和研究方法,验证了该母胶粒不仅在橡胶基体中分散良好,而且短纤维与橡胶基体界面结合更为优异。注：本论文选题来自于黑龙江弘宇短纤维新材料发展有限公司产学研合作需要,力求更新换代该公司原有产业化纤维素短纤维产品(每年纤维素短纤维产品在橡胶制品行业应用1000吨以上),不仅仅提高纤维素短纤维在橡胶混炼加工过程中的分散速度和分散程度,同时进一步提高短纤维与橡胶之间的界面粘合强度,从而达到降低橡胶制品加工能耗,改善加工性能和提升橡胶制品质量的目的。
【关键词】：纤维素短纤维 精细预分散母胶粒 界面粘合 橡胶复合材料
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ333.1;TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 符号说明12-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 纤维素短纤维和纤维素短纤维增强橡胶复合材料14-17
• 1.2.1 纤维素短纤维14-17
• 1.2.2 纤维素短纤维增强橡胶复合材料17
• 1.3 纤维素短纤维的应用17
• 1.4 预分散助剂母胶粒17-19
• 1.5 论文选题的目的和意义19-20
• 1.6 研究内容20-21
• 1.7 研究成果和创新点21-23
• 第二章 实验方案及表征测试方法23-29
• 2.1 实验原材料及配方23-24
• 2.1.1 实验原材料23
• 2.1.2 实验配方23-24
• 2.2 实验设备及测试仪器24
• 2.3 实验工艺24-27
• 2.3.1 预分散纤维素短纤维表面处理工艺25
• 2.3.2 纤维素短纤维精细预分散母胶粒制备工艺25-26
• 2.3.3 纤维素短纤维表面改性工艺26
• 2.3.4 混炼工艺26
• 2.3.5 拉伸力学性能的制样26-27
• 2.3.6 薄膜压片工艺(短纤维分散性测试)27
• 2.4 性能测试及表征27-29
• 2.4.1 硫化性能27
• 2.4.2 门尼粘度27
• 2.4.3 混炼胶流变性能27
• 2.4.4 硫化胶力学性能27
• 2.4.5 橡胶加工性能27-28
• 2.4.6 动态力学性能(DMTA)28
• 2.4.7 耐磨性能测试28
• 2.4.8 扫描电子显微镜(SEM)28
• 2.4.9 热重分析(TGA)28
• 2.4.10 凝胶渗透色谱测试(GPC)28
• 2.4.11 差示扫描量热分析(DSC)28-29
• 第三章 实验结果与讨论29-79
• 3.1 纤维素短纤维精细预分散母胶粒的制备工艺研究29-64
• 3.1.1 纤维素短纤维的表征29-31
• 3.1.1.1 扫描电镜微观形态分析29-30
• 3.1.1.2 红外谱图分析30-31
• 3.1.1.3 能谱EDS分析31
• 3.1.2 GPC分析31-32
• 3.1.3 纤维素短纤维精细预分散母胶粒的制备研究32-45
• 3.1.3.1 FM-CCF的配方32-36
• 3.1.3.2 高搅工艺和挤出造粒工艺36-38
• 3.1.3.3 母胶粒分散性能表征38-45
• 3.1.4 纤维素短纤维精细预分散母胶粒加入混炼胶分散性能表征45-55
• 3.1.4.1 不同配方的FM-CCF对门尼粘度、硫化、硬度的影响45-47
• 3.1.4.2 不同配方的FM-CCF对加工性能影响47-49
• 3.1.4.3 不同配方的FM-CCF对力学性能的影响49-51
• 3.1.4.4 不同配方的FM-CCF对分散性的影响51-52
• 3.1.4.5 不同配方的FM-CCF对动态力学性能的影响52-55
• 3.1.5 纤维素短纤维精细预分散母胶粒在橡胶中的应用55-63
• 3.1.5.1 FM-CCF的用量对门尼粘度、硫化、硬度的影响55-57
• 3.1.5.2 FM-CCF用量对加工性能的影响57-59
• 3.1.5.3 FM-CCF用量对力学性能的影响59-60
• 3.1.5.4 FM-CCF用量对动态力学性能的影响60-62
• 3.1.5.5 FM-CCF用量对耐磨性能的影响62-63
• 3.1.6 小结63-64
• 3.2 偶联剂改性对纤维素短纤维精细预分散母胶粒的性能影响64-79
• 3.2.1 纤维素短纤维的表面偶联剂改性处理64-68
• 3.2.2 偶联剂改性纤维素短纤维精细预分散母胶粒的制备68
• 3.2.3 偶联剂改性纤维素短纤维精细预分散母胶粒在橡胶中的应用68-77
• 3.2.3.1 偶联剂改性纤维素短纤维精细预分散母胶粒对混炼胶硫化性能的影响68-69
• 3.2.3.2 偶联剂改性纤维素短纤维精细预分散母胶粒对混炼胶加工性能的影响69-71
• 3.2.3.3 偶联剂改性纤维素短纤维精细预分散母胶粒对硫化胶力学性能的影响71-73
• 3.2.3.4 偶联剂改性纤维素短纤维精细预分散母胶粒对硫化胶动态力学性能的影响73-75
• 3.2.3.5 偶联剂改性纤维素短纤维精细预分散母胶粒在硫化胶中的分散性和粘合性75-77
• 3.2.4 小结77-79
• 第四章 结论79-81
• 参考文献81-89
• 致谢89-91
• 研究成果及发表的学术论文91-93
• 作者和导师简介93-95
• 附件95-96

【参考文献】

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本文编号：695996