导电丁腈橡胶复合材料的制备及其性能研究

发布时间：2018-05-11 01:42

本文选题：丁腈橡胶 + 乙炔炭黑　；参考：《中北大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着社会的进步和科技的发展,对弹性体复合材料的要求不断提高,在导电方面,仅仅靠导电金属已经满足不了人们的需求。现在对导电材料的要求不仅仅只是导电,而且还需要材料具有大的韧性和高弹性,所以,我们对新材料中导电橡胶的研究迫在眉睫。随着纳米材料的不断发展,给传统的橡胶材料注入新鲜的血液。将新型的纳米材料与传统的橡胶材料相结合,使其得到更好的性能。应用新型的纳米碳材料代替或者部分代替传统材料,来制备低填料、高强度、导电性能优良的丁腈橡胶(NBR)复合材料受到大量研究者的关注,但纳米碳填料在NBR中分散性是一个至关重要的问题。基于以上现状,本文作者展开了对传统材料和新型纳米材料部分代替传统材料填充NBR复合材料的研究,主要研究如下:首先,通过应用不同硫化工艺和不同硫化体系来制备不同的交联结构的NBR复合材料,从而得出NBR复合材料受交联结构的影响。对比不同硫化工艺及其硫化体系下得到的NBR复合材料,可知采用硫磺在160℃下硫化制备的NBR复合材料具有最好力学性能。在此条件下,加入不同量的增塑剂对NBR复合材料进行改性,但是由实验结论得知增塑剂DOP对NBR复合材料的力学性能没有益处。进一步对不同含量的防老剂进行研究,进而得知,当防老剂含量为4 phr时,对NBR复合材料的防老化效果较好。然后,应用不同种类的炭黑(三种乙炔炭黑、导电炭黑、超导电炭黑)来填充NBR复合材料。研究结果:乙炔炭黑(粉末)的导热性最好,压缩疲劳温升最低,力学性能较好,导电性能较好;导电炭黑的力学性能最好,但导热性能最差,压缩疲劳温升较好,导电性能较好;超导电炭黑的导电性能最好,其它性能一般,50%、75%的乙炔炭黑的各项性能一般。因此,在上述研究的基础上,选择了乙炔炭黑(粉末)作为NBR复合材料的基本填料,进一步研究不同份数的乙炔炭黑(粉末)对硫化胶性能的影响。由结果得出:硫化胶的导电性能、力学性能和压缩疲劳温升都随着乙炔炭黑含量的增加而变大。随着乙炔炭黑含量的增加,NBR复合材料中填料之间的网络联结越来越好,橡胶与填料间相互作用力也随之增大,且结合胶的量也增大。当乙炔炭黑含量为40 phr时,NBR复合材料的导电性已经很好,其电导率为1.2×10-2 S/m,其力学性能分别为:拉伸强度15.34 MPa、断裂伸长率473.64%、100%定伸应力2.39 MPa、300%定伸应力8.89 MPa、撕裂强度52.19 N/mm,硬度为72。导热率为0.5115 W/m·K,压缩疲劳温升为49.3℃。只所以选择乙炔炭黑40 phr作为基本填料,是因为随着炭黑含量的增加,NBR复合材料的压缩疲劳温升随之增加,而且加入40 phr乙炔炭黑时,已经达到导电的逾渗阀值。需要引入新型碳材料,来进一步增强NBR复合材料的性能。最后,在上述研究的实验基础上,采用新型碳材料GO来部分代替乙炔炭黑,通过应用胶乳共沉淀的方法来制备出功能填料的母炼胶,再由机械共混的方法将干胶与母炼胶相结合,制备出新的NBR复合材料。部分GO代替乙炔炭黑制备NBR复合材料,不仅可以提高其力学性能、导电性能等,而且有助于改善填料的分散性,还降低了NBR复合材料的压缩疲劳温升和损耗因子。
[Abstract]:With the development of the society and the development of science and technology , the demands of the elastomer composites have been improved continuously . The properties of NBR composites with different kinds of carbon black ( three kinds of acetylene black , conductive carbon black and superconducting electric carbon black ) have been studied . The electrical conductivity of NBR composite was increased with the increase of acetylene black content . With the increase of the content of acetylene black , the interfacial tension between the filler and filler was increased . The mechanical properties of NBR composite were as follows : tensile strength 15.34 MPa , elongation at break 473.64 % , tensile strength of 52.19 N / mm , tensile strength of 72 . Thermal conductivity was 0 . 5115 W / m 路 K , and the mechanical properties of NBR composite were 1 . 2 脳 10 - 2 S / m .

【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ333.7;TB33

【参考文献】