【摘要】：在橡膠工業(yè)中，橡膠的加工通常使用機械混煉法，以粉體填料和固體橡膠為原料來生產(chǎn)混煉膠。但是在使用傳統(tǒng)機械混煉法進行生產(chǎn)時，存在高污染、高能耗、工作環(huán)境差等缺點，尤其是使用炭黑作為補強劑時會造成黑色污染。炭黑、埃洛石納米管等屬于表面能較高的納米粉體填料，使用傳統(tǒng)的機械混煉法時很難使其的分散達到納米級，這樣就使得它們常常在橡膠基體中團聚成粒徑較大的聚集體，降低了其硫化膠的物理機械性能和生熱性能。膠乳共沉法是指以天然膠乳為原料，將填料制成穩(wěn)定的分散液，然后將填料分散液均勻的分散在天然膠乳中，之后通過添加無機鹽等凝固劑使其凝固共沉形成具有良好性能的橡膠復合材料的過程。本文以天然膠乳為原料，使用膠乳共沉法分別制備天然膠乳/炭黑復合材料和天然膠乳/炭黑/埃洛石納米管復合材料。首先使用表面活性劑制備炭黑分散液，并使用紫外可見光分光光度計來觀察炭黑分散液的穩(wěn)定性。其次使用微控電子拉力試驗機測試硫化膠的物理機械性能，使用RPA2000橡膠加工分析儀和DMA來測試硫化膠的動態(tài)力學性能，使用橡膠壓縮生熱機和橡膠導熱儀來測試硫化膠的生熱性能和導熱性能，最后對硫化橡膠進行掃描電鏡的測試，以此來分析填料的分散情況。最終得到的結(jié)論有： （1）使用膠乳共沉法制備得到的硫化膠的拉伸和撕裂強度、定伸應(yīng)力以及硬度相較機械混煉法分別提高了6.5%、4.6%、4.7%和8.8%、同時斷裂伸長率降低了7.3%。在使用膠乳共沉法制備得到的硫化膠中，硫化膠的拉伸強度、撕裂強度以及300%定伸應(yīng)力隨著炭黑粒徑的提高先增大后減小，使用N375時，出現(xiàn)最大值，同時隨著炭黑結(jié)構(gòu)度的提高，硫化膠的拉伸強度和撕裂強度無明顯變化，但是硫化天然橡膠的定伸應(yīng)力、和硬度都是逐漸增大的。 （2）當使用同一種炭黑補強天然橡膠時，由膠乳共沉法制備得到的硫化膠的內(nèi)生熱更少，溫升更低，當使用膠乳共沉法制備硫化膠時，隨著炭黑粒徑的逐漸增大，硫化膠的溫升逐漸下降，使用N765進行補強時，硫化膠的內(nèi)生熱最低。隨著炭黑結(jié)構(gòu)的提高，硫化膠的損耗因子逐漸降低，壓縮疲勞溫升也在降低。同時硫化膠的導熱率逐漸提高，使用N375補強可以得到0.2762W/(m·k)的導熱率。 （3）采用膠乳共沉法可以制備綜合性能良好的天然橡膠/埃洛石納米管/炭黑復合材料，當HNTs/CB的比例為20/40時復合材料的綜合力學性能最好；復合材料的交聯(lián)程度隨著HNTs用量的增加先增大后減小，使的轉(zhuǎn)變區(qū)的tan δ出現(xiàn)極小值，復合材料的壓縮疲勞溫升出現(xiàn)極小值，當使用20份的HNTs取代CB補強橡膠時，復合材料的壓縮疲勞溫升下降了10.7℃。同時導熱系數(shù)提高到了0.31W/(m·k)。
【圖文】：

人們經(jīng)常了解到的膠乳主要膠膠乳。其中天然膠乳是由橡膠樹割膠后 30 %-40 %之間，其余的大部分是水，還。它們中一部分吸附在橡膠粒子表面與橡或成為獨立的成分。因此天然膠乳是一種中，為了防止天然膠乳因為微生物和酶的定劑。天然膠乳中的橡膠粒子的主要成分質(zhì)。以將新鮮的天然膠乳分離黃色體（黃灰色膠粒子（乳白色）四部分。其中天然膠乳 1.1），最里層是由聚合度較小的橡膠烴組的橡膠烴組成的凝膠層（不溶于乙醚）；最保護層可以使膠粒穩(wěn)定的分散在天然膠乳

中北大學學位論文6圖1.2 粘彈性材料的動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線Figure 1.2 Dynamic stress-strain curve of plasticity material1.2.2 橡膠的生熱機理橡膠生熱的主要原因是由于橡膠的粘性形變，，但是橡膠的粘性形變是橡膠分子鏈相互摩擦產(chǎn)生的結(jié)果。整個聚合物中交聯(lián)鍵和聚合物鏈段的受牽拉現(xiàn)象是影響橡膠粘性形變的主要因素之一。如果交聯(lián)鍵和聚合物鏈段在形成空位之前通過周圍分子熱運動先被牽拉到新的位置，那么有規(guī)的機械運動將轉(zhuǎn)化成為這些分子的無規(guī)熱運動，即熱量(空位的產(chǎn)生可認為是構(gòu)成聚合物自由體積的空穴的遷移)[22-26]。天然橡膠在硫化的過程中，橡膠分子鏈會與炭黑粒子之間發(fā)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時橡膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間會形成各種類型的交聯(lián)鍵，如硫磺交聯(lián)鍵、碳碳交聯(lián)鍵等，研究發(fā)現(xiàn)提高單硫鍵的含量有助于降低橡膠的內(nèi)生熱。較高的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和交聯(lián)鍵能夠限制橡膠分子鏈之間的運動和發(fā)生匍匐現(xiàn)象，因此提高交聯(lián)密度會使硫化膠產(chǎn)生較小的摩擦作用和滯后損失，使其摩擦作用降低[27-28]。橡膠在硫化過程時?
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

【參考文獻】

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1 邱權(quán)芳;彭政;羅勇悅;李永振;;“膠乳共混法”制備天然橡膠/二氧化硅納米復合材料及其性能[J];廣東化工;2009年04期

2 何雪蓮;韓晶杰;許海燕;吳馳飛;;對苯乙烯磺酸鈉改性炭黑對天然橡膠膠乳力學性能的影響[J];高分子學報;2009年11期

3 賈德民;;MORPHOLOGY,INTERFACIAL INTERACTION AND PROPERTIES OF STYRENE-BUTADIENE RUBBER/MODIFIED HALLOYSITE NANOTUBE NANOCOMPOSITES[J];Chinese Journal of Polymer Science;2009年06期

4 彭政;羅勇悅;權(quán)維燕;黃田富;孔令學;佘風華;汪月瓊;李永振;;硅藻土/天然橡膠復合材料的性能研究[J];廣州化工;2010年11期

5 曹智靈;;炭黑對硫化膠基本性能定伸應(yīng)力的影響[J];貴州化工;2007年02期

6 劉琥;韓晶杰;謝林生;馬玉錄;吳馳飛;;過硫酸銨改性炭黑通過膠乳混合法補強天然橡膠膠乳[J];高分子材料科學與工程;2012年10期

7 王煉石,胡洪軍,周奕雨;高耐磨炭黑填充型粉末SBR研究Ⅲ.硫化膠的熱空氣老化性能[J];合成橡膠工業(yè);2004年01期

8 謝富霞;辛泉友;顧潤民;;短纖維增強天然橡膠/溶聚丁苯橡膠共混物的壓縮疲勞生熱性能[J];合成橡膠工業(yè);2007年04期

9 郭寶春;類延達;鄒全亮;劉明賢;杜明亮;賈德民;;膠乳-懸浮液共沉法天然橡膠/埃洛石納米管復合材料的結(jié)構(gòu)與性能[J];合成橡膠工業(yè);2009年02期

10 劉亞東;交聯(lián)密度與實際應(yīng)用[J];化工進展;1984年06期

本文編號：2561056