纳米纤维矿物对复合橡胶性能的影响及机理的研究
发布时间：2023-01-11 21:59
本文利用绿色环保的天然纳米纤维矿物凹凸棒石（AT）为原料,通过偶联剂的表面改性制成橡胶的补强填料,并以顺丁橡胶（BR）为基体,制备了改性凹凸棒石/顺丁橡胶复合材料。重点以硅烷偶联剂Si-998为例对凹凸棒石的改性机理及对复合橡胶的补强机理进行了系统地研究。通过正交实验对复合橡胶的加工配方加以优化,结合最优配方,研究了凹凸棒石添加量对复合橡胶力学性能的影响。结果表明:当添加量为60 phr时,拉伸强度达到最大值8.9 MPa,提高了4.84倍。选取了不同偶联剂来改性凹凸棒石并填充顺丁橡胶,通过对复合橡胶的力学性能进行对比得出,硅烷偶联剂Si-998效果最好,当用量为3%时,拉伸强度达到最大值11.37 MPa,比未改性的凹凸棒石提高了27.8%。探究硅烷偶联剂Si-998改性凹凸棒石的改性效果及机理。SEM测试表明,改性后凹凸棒石的分散性得到明显的改善,形成纳米级材料。FTIR测试表明,改性后的凹凸棒石表面的羟基与硅烷偶联剂缩合生成新的Si-O键,二者发生了化学链接。XRD测试表明,包覆在凹凸棒石纤维表面的偶联剂以及反应形成的有机官能团对凹凸棒石的晶体结构没有产生明显的影响。表面能的测试...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 天然矿物在橡胶工业上的研究现状
1.2.1 蒙脱土复合橡胶的研究进展
1.2.2 高岭土复合橡胶的研究进展
1.2.3 海泡石复合橡胶的研究进展
1.3 天然纳米纤维矿物凹凸棒石
1.3.1 凹凸棒石概述
1.3.2 凹凸棒石的物理化学性质
1.3.2.1 凹凸棒石的吸附特性
1.3.2.2 凹凸棒石的流变特性
1.3.2.3 凹凸棒石的脱水特性
1.4 凹凸棒石的表面改性
1.4.1 凹凸棒石表面改性方法
1.4.1.1 偶联剂表面处理
1.4.1.2 表面活性剂处理
1.4.1.3 酸化处理
1.4.1.4 凹凸棒石的改性工艺
1.4.2 凹凸棒石改性研究进展
1.5 改性凹凸棒石在橡胶中的应用
1.6 本论文的研究内容
第二章 实验方案及表征测试方法
2.1 实验原材料
2.2 改性凹凸棒石/顺丁橡胶复合材料实验配方
2.3 实验设备及测试仪器
2.4 凹凸棒石的改性工艺
2.5 复合橡胶的制备工艺
2.5.1 橡胶混炼工艺
2.5.2 橡胶硫化工艺
2.6 性能测试与计算
2.6.1 硫化胶力学性能测试
2.6.2 表面能的测试和计算
2.6.3 红外光谱测试
2.6.4 热重测试
2.6.5 X射线衍射分析分析
2.6.6 透射电子显微镜分析
2.6.7 扫描电子显微镜分析
第三章 凹凸棒石对复合橡胶性能的影响
3.1 复合橡胶加工配方的正交实验
3.2 凹凸棒石添加量对复合橡胶力学性能的影响
3.3 不同偶联剂改性凹凸棒石对复合橡胶力学性能的影响
3.4 偶联剂添加量对复合橡胶力学性能的影响
3.5 本章小结
第四章 硅烷偶联剂改性凹凸棒石机理的研究
4.1 硅烷偶联剂偶联机理的研究现状
4.2 凹凸棒石改性前后的形貌变化
4.3 改性凹凸棒石的FTIR分析
4.4 改性凹凸棒石的XRD分析
4.5 硅烷偶联剂对凹凸棒石表面能的影响
4.6 硅烷偶联剂物理包覆凹凸棒石的计算
4.7 改性凹凸棒石的热分析
4.8 本章小结
第五章 纳米凹凸棒石补强橡胶机理的研究
5.1 传统的橡胶增强模型
5.2 凹凸棒石在复合橡胶中的微观形貌
5.3 复合橡胶硫化前后的XRD分析
5.4 凹凸棒石纤维补强橡胶模型
5.5 复合橡胶的应力应变曲线
5.6 复合橡胶拉断面的SEM分析
5.7 复合橡胶的TEM分析
5.8 橡胶纳米增强中的逾渗现象
5.9 复合橡胶中填料粒子间距的计算
5.10 凹凸棒石纤维粒径分布函数
5.11 本章小结
第六章 结论
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢
本文编号：3729719
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 天然矿物在橡胶工业上的研究现状
1.2.1 蒙脱土复合橡胶的研究进展
1.2.2 高岭土复合橡胶的研究进展
1.2.3 海泡石复合橡胶的研究进展
1.3 天然纳米纤维矿物凹凸棒石
1.3.1 凹凸棒石概述
1.3.2 凹凸棒石的物理化学性质
1.3.2.1 凹凸棒石的吸附特性
1.3.2.2 凹凸棒石的流变特性
1.3.2.3 凹凸棒石的脱水特性
1.4 凹凸棒石的表面改性
1.4.1 凹凸棒石表面改性方法
1.4.1.1 偶联剂表面处理
1.4.1.2 表面活性剂处理
1.4.1.3 酸化处理
1.4.1.4 凹凸棒石的改性工艺
1.4.2 凹凸棒石改性研究进展
1.5 改性凹凸棒石在橡胶中的应用
1.6 本论文的研究内容
第二章 实验方案及表征测试方法
2.1 实验原材料
2.2 改性凹凸棒石/顺丁橡胶复合材料实验配方
2.3 实验设备及测试仪器
2.4 凹凸棒石的改性工艺
2.5 复合橡胶的制备工艺
2.5.1 橡胶混炼工艺
2.5.2 橡胶硫化工艺
2.6 性能测试与计算
2.6.1 硫化胶力学性能测试
2.6.2 表面能的测试和计算
2.6.3 红外光谱测试
2.6.4 热重测试
2.6.5 X射线衍射分析分析
2.6.6 透射电子显微镜分析
2.6.7 扫描电子显微镜分析
第三章 凹凸棒石对复合橡胶性能的影响
3.1 复合橡胶加工配方的正交实验
3.2 凹凸棒石添加量对复合橡胶力学性能的影响
3.3 不同偶联剂改性凹凸棒石对复合橡胶力学性能的影响
3.4 偶联剂添加量对复合橡胶力学性能的影响
3.5 本章小结
第四章 硅烷偶联剂改性凹凸棒石机理的研究
4.1 硅烷偶联剂偶联机理的研究现状
4.2 凹凸棒石改性前后的形貌变化
4.3 改性凹凸棒石的FTIR分析
4.4 改性凹凸棒石的XRD分析
4.5 硅烷偶联剂对凹凸棒石表面能的影响
4.6 硅烷偶联剂物理包覆凹凸棒石的计算
4.7 改性凹凸棒石的热分析
4.8 本章小结
第五章 纳米凹凸棒石补强橡胶机理的研究
5.1 传统的橡胶增强模型
5.2 凹凸棒石在复合橡胶中的微观形貌
5.3 复合橡胶硫化前后的XRD分析
5.4 凹凸棒石纤维补强橡胶模型
5.5 复合橡胶的应力应变曲线
5.6 复合橡胶拉断面的SEM分析
5.7 复合橡胶的TEM分析
5.8 橡胶纳米增强中的逾渗现象
5.9 复合橡胶中填料粒子间距的计算
5.10 凹凸棒石纤维粒径分布函数
5.11 本章小结
第六章 结论
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢
本文编号：3729719
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