片层纳米填料强化RFL浸渍体系及其处理帘线与橡胶的界面粘合性能研究
发布时间：2021-07-18 11:35
纤维增强橡胶复合材料在橡胶工业中占有非常重要的比重,二者之间粘合性能的好坏是决定橡胶制品安全性和使用寿命的关键。然而,由于高模量和表面惰性等因素,高性能纤维与橡胶基体的粘合效果并不理想。纤维增强橡胶的机理公认应力传递机理,传统的间苯二酚-甲醛-胶乳（RFL）浸渍处理在纤维与橡胶之间构筑了牢固的界面桥连接作用。RFL界面层作为纤维与基体连接的“纽带”,对复合材料的物理、化学以及力学性能有着至关重要的影响。根据模量过渡理论,过渡区的模量应介于纤维增强体与聚合物基体之间的适当范围,本课题选用在水相中具有良好分散效果的片层纳米填料强化RFL浸渍体系,构筑增强、增韧的界面来有效传递外加载荷,改变界面破坏模式,最终达到增强纤维橡胶复合材料界面粘合性能的目的。（1）研究使用层状硅酸盐填料蒙脱土（MMT）强化RFL浸渍体系。本文以尼龙66帘线为研究对象,成功制备了 MMT改性的RFL浸胶液并证明填料在浸胶液中具有良好的分散效果;使用FTIR、SEM、AFM等表征手段对纤维表面的浸渍效果进行分析。结果表明:改性处理后的帘线附胶量和粗糙度随MMT用量的增加而增加,但浸胶液仍能够均匀的涂敷到纤维表面;帘线干...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３热固化与温度对粘合力的影响??Ｆｉｇｌ－３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｕｒｉｎｇ?ａｎｄ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｎ?ａｄｈｅｓｉｏｎ??
成和结构由原料??配比和表面处理工艺所决定，但它的结构和性能与基体和增强体完全不同，作为连??接两种物质之间的“桥梁”，界面的性能直接决定了复合材料的宏观性能的强弱。??关于纤维橡胶复合材料界面应力传递以及粘合失效机理已经有一系列比较成熟??的理论以及模型来解释阐述，如Ｃｏｘ的界面载荷传递理论、界面常剪切应力Ｋ－Ｔ模??型及界面内聚力模型等［５４，５５Ｌ?Ｃｈｅｎｇ?［５６］等使用原子力显微镜表征基体／聚合物复合材??料的界面微观纳米力学性能，成功证明了界面模量梯度过渡效应的存在，如图１－５??所示。ＶａｌａｎｔｉｎＰｌ等使用纳米压痕技术表征了从纤维到橡胶基体的界面模量过渡情??况，进一步印证了模量过渡理论。??Ｉ－，—??Ｚ?‘????Ｉ?？Ｓ?慕?＊＊?Ｔ加制－丨丨ｗ??办－?．?？＿?．１??图１－５界面模量过渡ＡＦＭ示意图ｌ５６】??Ｆｉｇ．１－５?ＡＦＭ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｍｏｄｕｌｕｓ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ??基于界面应力传递机理，纤维／橡胶界面粘合过渡层的模量应介于纤维与基体的??模量之间的适当范围，这种梯度界面层的存在形成多尺度界面效应，不仅能够有效??传递外加应力，而且能够改变界面破坏模式。Ｚｈａｎｇｓ％等发现在碳纤维和树脂基体??界面层添加０．５％多壁碳纳米管，其层间剪切粘合强度增加２５．９％。芳纶纤维表面经??过功能化处理后涂覆一层氧化锌纳米线溶液，它能够与纤维和基体分别产生界面相??互作用，双界面相的形成使树脂基复合材料的界面粘合强度提高了?５１％?［６Ｇ］。Ｗｅｉ??ｆａｎ［６１ｌ等使用纳米材料石墨烯片层ＧＮ改善了碳纤维／环氧树脂分层复合
（ｐｈｙｌｌｏｓｉｌｉｃａｔｅ?ｍｉｎｅｒａｌ）是层间含水的天然桂酸盐矿物的聚合体，??它的组成结构单元包括硅氧四面体和铝氧八面体两部分。根据两个结构层排列方式??的不同，层状硅酸盐可分为２：?１型层状硅酸盐和ｈ?１型层状硅酸盐。??蒙脱土属单斜晶系，ａ〇＝０．５１７ｎｍ，ｂ〇＝０．８９４ｎｍ，ｃ〇＝１．５２ｎｍ，Ｐ的０。，Ｚ＝２［７３］，是??由硅氧四面体片层和铝氧八面体片层在ｃ轴方向上以２：１的比例发展构成的层状硅??酸盐矿物，片层厚度约为Ｉｒａｎ，长和宽约为１００ｎｍ［７４ｌ，如图１－６所示。蒙脱土铝氧??八面体中的三价铝离子容易被Ｆｅ２＋、Ｚｎ２＋、Ｌｉ＋等所置换，根据所吸附阳离子的不同可??以将蒙脱土分为钠基蒙脱土，钙基蒙脱土等。蒙脱土层间以范德华力结合，键能较??弱，水和其他极性分子容易进入层间，使得层间距（ｃｏ）增大，因此，蒙脱土晶格??具有膨胀性。此外，蒙脱土颗粒细小，当水完全进去层间后，蒙脱土在水介质中呈??胶体状态；同时，它能与溶液中的阳离子发生交换，如：??Ｎａ－ＭＭＴ＋ＮＨ４＋＝ＮＨ４－ＭＭＴ＋Ｎａ＋，研究者们利用这一性质，使用季铵盐类、氨基酸、??偶联剂类等对蒙脱进行有机改性，以实现在聚合物中的良好分散。综上所述，蒙脱??土具有以下几种特性：晶格置换性，电负性，离子交换性，吸水膨胀性和水悬浮性??［７５］。正是因为这几种性质，使得蒙脱土成为应用最广泛的材料之一。??公换竹：阳离子，”Ｈ：〇?＾?；??图１－６蒙脱土结构示意图??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米填料对芳纶纤维与天然橡胶粘合性能的影响[J]. 邹立,罗鹏,孙琰,张振秀,陈刚,王东彬. 橡胶工业. 2020(01)
[2]芳纶纤维的研究现状与进展[J]. 袁玥,李鹏飞,凌新龙. 纺织科学与工程学报. 2019(01)
[3]张立群:以社会重大需求为导向 坚持全链条协作和原始创新[J]. 戴功旺. 中国战略新兴产业. 2018(45)
[4]国内涤纶工业丝发展现状[J]. 姚军义,王玉合,吴旭华,戴钧明. 合成技术及应用. 2017(02)
[5]化纤工业“十三五”发展指导意见出炉[J]. 钱伯章. 合成纤维. 2017(01)
[6]乙烯基吡啶乳胶对浸胶涤纶帘子布/橡胶粘接力的影响[J]. 郭怡. 中国胶粘剂. 2015(05)
[7]芳纶/锦纶复合帘线在航空轮胎中的应用[J]. 程莉,卢秀萍. 轮胎工业. 2013(12)
[8]影响聚酯浸胶帘子布附胶量的因素分析[J]. 高君. 产业用纺织品. 2011(08)
[9]石墨烯应用研究进展[J]. 张文毓,全识俊. 传感器世界. 2011(05)
[10]浸胶液中添加纳米材料蒙脱土改性研究[J]. 周伟芳,刘淼. 中国高新技术企业. 2009(14)
博士论文
[1]层状硅酸盐/橡胶纳米复合材料制备机理及工业化技术研究[D]. 王益庆.北京化工大学 2005
硕士论文
[1]锦纶浸胶工艺开发及优化[D]. 沈琦.华东理工大学 2012
本文编号：3289498
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３热固化与温度对粘合力的影响??Ｆｉｇｌ－３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｕｒｉｎｇ?ａｎｄ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｎ?ａｄｈｅｓｉｏｎ??
成和结构由原料??配比和表面处理工艺所决定，但它的结构和性能与基体和增强体完全不同，作为连??接两种物质之间的“桥梁”，界面的性能直接决定了复合材料的宏观性能的强弱。??关于纤维橡胶复合材料界面应力传递以及粘合失效机理已经有一系列比较成熟??的理论以及模型来解释阐述，如Ｃｏｘ的界面载荷传递理论、界面常剪切应力Ｋ－Ｔ模??型及界面内聚力模型等［５４，５５Ｌ?Ｃｈｅｎｇ?［５６］等使用原子力显微镜表征基体／聚合物复合材??料的界面微观纳米力学性能，成功证明了界面模量梯度过渡效应的存在，如图１－５??所示。ＶａｌａｎｔｉｎＰｌ等使用纳米压痕技术表征了从纤维到橡胶基体的界面模量过渡情??况，进一步印证了模量过渡理论。??Ｉ－，—??Ｚ?‘????Ｉ?？Ｓ?慕?＊＊?Ｔ加制－丨丨ｗ??办－?．?？＿?．１??图１－５界面模量过渡ＡＦＭ示意图ｌ５６】??Ｆｉｇ．１－５?ＡＦＭ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｍｏｄｕｌｕｓ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ??基于界面应力传递机理，纤维／橡胶界面粘合过渡层的模量应介于纤维与基体的??模量之间的适当范围，这种梯度界面层的存在形成多尺度界面效应，不仅能够有效??传递外加应力，而且能够改变界面破坏模式。Ｚｈａｎｇｓ％等发现在碳纤维和树脂基体??界面层添加０．５％多壁碳纳米管，其层间剪切粘合强度增加２５．９％。芳纶纤维表面经??过功能化处理后涂覆一层氧化锌纳米线溶液，它能够与纤维和基体分别产生界面相??互作用，双界面相的形成使树脂基复合材料的界面粘合强度提高了?５１％?［６Ｇ］。Ｗｅｉ??ｆａｎ［６１ｌ等使用纳米材料石墨烯片层ＧＮ改善了碳纤维／环氧树脂分层复合
（ｐｈｙｌｌｏｓｉｌｉｃａｔｅ?ｍｉｎｅｒａｌ）是层间含水的天然桂酸盐矿物的聚合体，??它的组成结构单元包括硅氧四面体和铝氧八面体两部分。根据两个结构层排列方式??的不同，层状硅酸盐可分为２：?１型层状硅酸盐和ｈ?１型层状硅酸盐。??蒙脱土属单斜晶系，ａ〇＝０．５１７ｎｍ，ｂ〇＝０．８９４ｎｍ，ｃ〇＝１．５２ｎｍ，Ｐ的０。，Ｚ＝２［７３］，是??由硅氧四面体片层和铝氧八面体片层在ｃ轴方向上以２：１的比例发展构成的层状硅??酸盐矿物，片层厚度约为Ｉｒａｎ，长和宽约为１００ｎｍ［７４ｌ，如图１－６所示。蒙脱土铝氧??八面体中的三价铝离子容易被Ｆｅ２＋、Ｚｎ２＋、Ｌｉ＋等所置换，根据所吸附阳离子的不同可??以将蒙脱土分为钠基蒙脱土，钙基蒙脱土等。蒙脱土层间以范德华力结合，键能较??弱，水和其他极性分子容易进入层间，使得层间距（ｃｏ）增大，因此，蒙脱土晶格??具有膨胀性。此外，蒙脱土颗粒细小，当水完全进去层间后，蒙脱土在水介质中呈??胶体状态；同时，它能与溶液中的阳离子发生交换，如：??Ｎａ－ＭＭＴ＋ＮＨ４＋＝ＮＨ４－ＭＭＴ＋Ｎａ＋，研究者们利用这一性质，使用季铵盐类、氨基酸、??偶联剂类等对蒙脱进行有机改性，以实现在聚合物中的良好分散。综上所述，蒙脱??土具有以下几种特性：晶格置换性，电负性，离子交换性，吸水膨胀性和水悬浮性??［７５］。正是因为这几种性质，使得蒙脱土成为应用最广泛的材料之一。??公换竹：阳离子，”Ｈ：〇?＾?；??图１－６蒙脱土结构示意图??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米填料对芳纶纤维与天然橡胶粘合性能的影响[J]. 邹立,罗鹏,孙琰,张振秀,陈刚,王东彬. 橡胶工业. 2020(01)
[2]芳纶纤维的研究现状与进展[J]. 袁玥,李鹏飞,凌新龙. 纺织科学与工程学报. 2019(01)
[3]张立群:以社会重大需求为导向 坚持全链条协作和原始创新[J]. 戴功旺. 中国战略新兴产业. 2018(45)
[4]国内涤纶工业丝发展现状[J]. 姚军义,王玉合,吴旭华,戴钧明. 合成技术及应用. 2017(02)
[5]化纤工业“十三五”发展指导意见出炉[J]. 钱伯章. 合成纤维. 2017(01)
[6]乙烯基吡啶乳胶对浸胶涤纶帘子布/橡胶粘接力的影响[J]. 郭怡. 中国胶粘剂. 2015(05)
[7]芳纶/锦纶复合帘线在航空轮胎中的应用[J]. 程莉,卢秀萍. 轮胎工业. 2013(12)
[8]影响聚酯浸胶帘子布附胶量的因素分析[J]. 高君. 产业用纺织品. 2011(08)
[9]石墨烯应用研究进展[J]. 张文毓,全识俊. 传感器世界. 2011(05)
[10]浸胶液中添加纳米材料蒙脱土改性研究[J]. 周伟芳,刘淼. 中国高新技术企业. 2009(14)
博士论文
[1]层状硅酸盐/橡胶纳米复合材料制备机理及工业化技术研究[D]. 王益庆.北京化工大学 2005
硕士论文
[1]锦纶浸胶工艺开发及优化[D]. 沈琦.华东理工大学 2012
本文编号：3289498
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