离子液体改性制备高分散高导热橡胶填充补强剂白炭黑的研究

发布时间：2017-10-29 21:24

  本文关键词：离子液体改性制备高分散高导热橡胶填充补强剂白炭黑的研究

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【摘要】：近年来,随着雾霾等问题的日益严重,越来越多的焦点关注在汽车所产生的污染排放上,发展绿色环保型轮胎成为解决空气污染的有效手段。白炭黑(SiO2·nH2O)作为橡胶填充补强剂,在橡胶行业中用量很大,其中在生产热硫化硅橡胶过程中,白炭黑填充比例达到40%~50%。但由于白炭黑本身的导热性差,自身分子结构所表现出的表面极性和亲水性较强,而橡胶分子大多为烃类,具有疏水性,不能与白炭黑很好结合,因此如果橡胶中白炭黑含量过大,可能引起橡胶的机械性能降低,反而没有达到应有的效果。离子液体热稳定性高(分解温度高于400℃),导热性好,而且可根据实际需求和不同性质任意组合阴阳离子官能团,负载在白炭黑内部的孔道结构中可对其进行改性。改性后的白炭黑表面亲水性降低,疏水性增强,填充后与橡胶基很好相容,能够大大提高橡胶的机械性能和导热性能。本文利用[BMIM]Br、[BMIM]BF4、[BPy]Br、[BPy]BF4 4种离子液体对白炭黑进行负载改性,对改性前、后的白炭黑进行了红外光谱、扫描电镜、吸油值测定和氮气吸附-脱附比表面积分析,应用改性后的白炭黑作为填充材料填充到橡胶中,然后表征橡胶导热系数及力学性能的变化。实验结果表明:4种离子液体均负载在了白炭黑上,并使得橡胶的导热有了一定提高。其中,占白炭黑比重20%的[BMIM]BF4改性白炭黑混炼橡胶的导热效果最好,热传导系数由改性前的0.1783 W/(m2·K)提高到了到了0.2955 W/(m2·K),导热性提高了65.7%;离子液体质量分数为20%的[BMIM]BF4改性白炭黑疏水性也由原来的2.00 mL/g增加到了3.00 mL/g;改性白炭黑填充橡胶后橡胶的拉伸强度由原来的13.5/MPa提高到14.3/MPa。
【关键词】：离子液体 白炭黑 橡胶 导热性
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 离子液体的概述10-14
• 1.2.1 离子液体发展背景及研究现状10
• 1.2.2 离子液体的分类10-11
• 1.2.3 离子液体的性质11-12
• 1.2.3.1 熔点11
• 1.2.3.2 挥发性11-12
• 1.2.3.3 热稳定性和化学稳定性12
• 1.2.3.4 密度12
• 1.2.3.5 电化学性质12
• 1.2.4 离子液体的合成12-13
• 1.2.4.1 直接合成法12
• 1.2.4.2 两步合成法12-13
• 1.2.5 离子液体的应用13
• 1.2.5.1 氢化反应13
• 1.2.5.2 傅克反应13
• 1.2.5.3 Diels-Alder反应13
• 1.2.5.4 不对称催化13
• 1.2.5.5 分离提纯13
• 1.2.6 离子液体的发展前景13-14
• 1.3 白炭黑的概述14-17
• 1.3.1 白炭黑发展背景及研究现状14
• 1.3.2 白炭黑的结构及性能14-15
• 1.3.3 白炭黑的改性15-16
• 1.3.4 白炭黑的应用16-17
• 1.4 导热橡胶的概述17-18
• 1.4.1 导热橡胶的发展17
• 1.4.2 白炭黑填充橡胶后对橡胶性能的影响17-18
• 1.4.3 导热橡胶的应用18
• 1.5 选题意义及研究内容18-19
• 第二章 实验部分19-23
• 2.1 实验试剂及实验仪器19-21
• 2.2 表征方法21-22
• 2.3 测试方法22-23
• 第三章 结果与讨论23-39
• 3.1 离子液体改性白炭黑及其表征23-28
• 3.1.1 离子液体的合成23-26
• 3.1.1.1 [BMIM]Br的合成23-24
• 3.1.1.2 [BMIM]BF_4的合成24-25
• 3.1.1.3 [Bpy]Br的合成25
• 3.1.1.4 [BPy]BF_4的合成25-26
• 3.1.2 离子液体的表征26-28
• 3.1.2.1 离子液体的红外表征26-27
• 3.1.2.2 离子液体的热重表征27
• 3.1.2.3 离子液体的差热表征27-28
• 3.2 离子液体改性白炭黑及其表征28-34
• 3.2.1 离子液体负载改性白炭黑28-29
• 3.2.2 白炭黑的表征29-34
• 3.2.2.1 白炭黑红外表征29-30
• 3.2.2.2 白炭黑热重表征30-31
• 3.2.2.3 白炭黑扫描电镜（SEM）表征31-32
• 3.2.2.4 白炭黑吸附表征32-33
• 3.2.2.5 白炭黑吸油值表征33-34
• 3.3 改性白炭黑填充橡胶及其表征34-39
• 3.3.1 白炭黑与橡胶混炼34-35
• 3.3.2 橡胶表征35-39
• 3.3.2.1 橡胶导热系数的测定及其表征35-36
• 3.3.2.2 橡胶拉伸强度的测定及其表征36-37
• 3.3.2.3 橡胶扫描电镜表征37-39
• 第四章 结论39-41
• 参考文献41-45
• 致谢45-47
• 附录 攻读硕士期间发表学术论文47

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本文编号：1114730