液体橡胶改性凹凸棒石性能及应用研究

发布时间：2017-08-15 07:16

  本文关键词：液体橡胶改性凹凸棒石性能及应用研究

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【摘要】：聚合物/硅酸盐纳米复合材料因其简洁高效的制备方法、良好的加工性能和优异的力学性能,已成为聚合物材料和硅酸盐矿物材料研究与开发的热点。具有纳米纤维结构的凹凸棒石与聚合物制备的复合材料,也是研究的重点。但由于凹凸棒石的亲水性以及较大的表面能,导致其易发生团聚,难与聚合物基体混合均匀。为了解决以上不足,使用液体橡胶包覆改性凹凸棒石,并与顺丁橡胶混炼,制备成剥离型复合橡胶,研究改性凹凸棒石对顺丁橡胶性能的影响,并探讨改性凹凸棒石补强顺丁橡胶的机理。通过对比试验,确定使用乙酸乙酯作为液体橡胶溶剂。使用液体橡胶对凹凸棒石进行包覆改性时,控制水浴温度为40℃,搅拌速度1000 r/min,搅拌时间为20 min,偶联剂的使用量为凹凸棒石质量的3%,凹凸棒石与液体橡胶的质量比为2:1,得到表面能为27.89 J/m2的包覆改性凹凸棒石粉体。将包覆改性凹凸棒石粉体作为补强填料,与顺丁橡胶进行混炼。当填料中凹凸棒石与液体橡胶质量比为2:1时,在填充量小于50 phr的情况下,复合橡胶的拉伸强度比不使用液体橡胶改性的复合橡胶的拉伸强度高10%。当填料中液体橡胶固定为20 g时,复合橡胶的拉伸强度随填充量的增大而增大,当填充量为80 phr时,拉伸强度达到11.71 MPa。经FTIR分析可知,凹凸棒石与偶联剂KH-590接枝成功。通过XRD和电镜分析发现,液体橡胶完全包覆凹凸棒石表面,并且有液体橡胶分子插入到凹凸棒石层间,经过硫化作用,与顺丁橡胶基体、偶联剂形成三维网络结构,导致凹凸棒石片层剥离,分散在橡胶基体中,起到了特殊的补强作用。
【关键词】：凹凸棒石 液体橡胶 改性 复合橡胶 插层
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ333.99
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究进展10-12
• 1.2.1 层状硅酸盐矿物10-11
• 1.2.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料11-12
• 1.2.3 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法12
• 1.3 凹凸棒石12-15
• 1.3.1 凹凸棒石的成分与结构12-13
• 1.3.2 凹凸棒石表面形貌13
• 1.3.3 凹凸棒石的特性及应用13-14
• 1.3.4 凹凸棒石改性方法14-15
• 1.4 液体橡胶及其应用15-17
• 1.4.1 液体橡胶的分类与应用15-16
• 1.4.2 端羟基聚丁二烯液体橡胶16
• 1.4.3 液体橡胶在聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料中的应用与研究现状 .71.5 主要研究内容16-17
• 1.5 主要研究内容17-18
• 第二章 实验方案及测试表征方法18-28
• 2.1 实验原材料18-19
• 2.2 橡胶加工配方19
• 2.3 实验设备及测试仪器19-20
• 2.4 偶联剂-液体橡胶协同改性凹凸棒石20-21
• 2.4.1 偶联剂改性凹凸棒石20-21
• 2.4.2 液体橡胶包覆改性凹凸棒石21
• 2.5 复合橡胶制备工艺21-22
• 2.5.1 橡胶加工21-22
• 2.5.2 橡胶硫化22
• 2.6 凹凸棒石及填料粉体性能测试22-24
• 2.6.1 凹凸棒石粒径分布测试22
• 2.6.2 粉体接触角测试与表面自由能计算22-23
• 2.6.3 粉体吸湿率测试23
• 2.6.4 粉体休止角测试23-24
• 2.7 橡胶性能测试24-26
• 2.7.1 橡胶硫化性能测试24-25
• 2.7.2 橡胶力学性能测试25-26
• 2.8 晶体结构分析26-27
• 2.8.1 X-射线衍射测试26
• 2.8.2 X-射线衍射分析与结晶度计算26-27
• 2.9 微观形貌分析27-28
• 2.9.1 扫描电子显微镜分析27
• 2.9.2 透射电子显微镜分析27-28
• 第三章 偶联剂-液体橡胶协同改性凹凸棒石28-40
• 3.1 液体橡胶溶剂的选择28-29
• 3.2 偶联剂的选择29-31
• 3.3 凹凸棒石球磨时间的选择31-34
• 3.4 液体橡胶包覆改性凹凸棒石工艺条件34-36
• 3.5 改性凹凸棒石粉体性能测试36-38
• 3.5.1 粉体吸湿率测试36-37
• 3.5.2 粉体休止角测试37-38
• 3.6 本章小结38-40
• 第四章 改性凹凸棒石补强顺丁橡胶40-50
• 4.1 土胶比固定时填充量对复合橡胶力学性能的影响40-41
• 4.2 土胶比固定时填充量对复合橡胶硫化性能的影响41-42
• 4.3 液体橡胶含量固定时填充量对复合橡胶力学性能的影响42-43
• 4.4 液体橡胶含量固定时填充量对复合橡胶硫化性能的影响43-44
• 4.5 复合橡胶SEM分析44-45
• 4.6 凹凸棒石晶体结构的变化45-47
• 4.7 复合橡胶TEM分析47-48
• 4.8 本章小结48-50
• 第五章 液体橡胶改性凹凸棒石补强顺丁橡胶机理50-56
• 5.1 偶联剂的作用机理与体系模型50-53
• 5.1.1 偶联剂的影响与作用机理50-51
• 5.1.2 复合体系模型51-53
• 5.2 液体橡胶插层凹凸棒石53-54
• 5.3 复合橡胶应力应变曲线分析54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第六章 结论56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士期间所取得的相关科研成果62-64
• 致谢64

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