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硅烷橡胶/勃姆石纳米复合材料界面和性能

收藏本文 2024-03-08 点赞:16821 浏览:71695 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文采取一种新型的填料——勃姆石(boehmite,BM)来制备橡胶复合材料,并详细探讨了BM的表面改性以及橡胶/BM纳米复合材料的界面结构和性能。首先,探讨了BM改性的两种策略:硅烷和不饱和羧酸改性。BM表面和边缘含有很多的Al-OH,可利用改性剂与Al-OH发生反应来改性BM。本论文采取双(3-(三乙氧基硅基)丙基)四硫化物(Si69)改性BM制备了Si-BM,通过红外、热重等测试发现Si69可通过其自身的乙氧基与BM表面的Al-OH发生反应,以而使得Si69接枝到BM上面。通过X-射线光电子能谱、固态NMR、红外等测试发现不饱和羧酸可与BM发生反应,改性剂的羧酸根与BM的羟基通过酯化和配位反应形成单配位和桥接配位两种结构的羧酸铝。经过改性,BM的表面性质发生了显著转变。其次,首次通过直接共混法制备了橡胶/BM纳米复合材料。探讨结果表明, BM可以显著地增强SBR和NBR,并推动橡胶的硫化。如BM为60份时,NBR的拉伸强度和撕裂强度分别提升到未补强橡胶的3倍和2倍。而加入Si69后可进一步提升制品的力学性能,并且可以改善BM-SBR的界面结合。同时发现用BM制备的丁苯橡胶复合材料,比白炭黑具有更好的动态力学性能。在此基础上探讨了在SBR为基体以及轮胎胎面胶配方两种系统中,利用少量BM取代炭黑的实验。实验证明,少量BM的加入,可显著减小轮胎的滚动阻力和生热。最后,通过直接共混法制备了丙烯酸(MAA)原位改性SBR/BM纳米复合材料。MAA在加工的历程中可以通过酯化反应和配位反应接枝到BM表面;并通过双烯加成反应接枝到SBR分子链上面,以而显著改善BM-SBR的界面结合,并提升BM在SBR的分散。在改性勃姆石系统中,力学性能和界面结合的大幅改善主要归结于SBR和BM之间的强相互作用和大大改善的BM的分散。关键词:橡胶论文勃姆石论文硅烷论文不饱和羧酸论文界面论文增强论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第一章 绪论10-23

    1.1 引言10

    1.2 橡胶的补强概述10-14

    1.2.1 传统的橡胶补强填料概述11-12

    1.2.2 新型橡胶补强填料——勃姆石12-14

    1.3 无机填料的表面改性14-18

    1.3.1 硅烷偶联剂改性无机填料14-15

    1.3.2 不饱和羧酸改性无机填料15-17

    1.3.3 勃姆石的表面改性策略17-18

    1.4 橡胶的动态力学性能18-21

    1.4.1 滚动阻力18-19

    1.4.2 湿滑性19-20

    1.4.3 改善动态性能的策略20-21

    1.5 本探讨的目的作用、主要内容和革新之处21-23

    1.5.1 目的作用21-22

    1.5.2 主要内容22

    1.5.3 革新之处22-23

    第二章 勃姆石的改性及其表征23-41

    2.1 引言23

    2.2 实验部分23-25

    2.2.1 原料与试样的制备23-24

    2.2.2 测试和表征24-25

    2.3 硅烷偶联剂改性勃姆石25-27

    2.4 不饱和羧酸改性勃姆石27-39

    2.4.1 丙烯酸改性勃姆石28-35

    2.4.2 衣康酸改性勃姆石35-38

    2.4.3 山梨酸改性勃姆石38-39

    2.5 本章小结39-41

    第三章 硅烷改性橡胶/勃姆石纳米复合材料41-63

    3.1 引言41

    3.2 实验部分41-45

    3.2.1 原料与试样的制备41-44

    3.2.2 测试和表征44-45

    3.3 Si69 改性 SBR/勃姆石纳米复合材料45-52

    3.3.1 复合材料的交联密度45-46

    3.3.2 复合材料的微观形貌46-48

    3.3.3 复合材料的硫化特性48-50

    3.3.4 复合材料的力学性能50-51

    3.3.5 复合材料的阻燃性能51-52

    3.3.6 复合材料的动态力学性能52

    3.4 勃姆石取代炭黑实验52-56

    3.4.1 SBR基体中勃姆石取代炭黑52-55

    3.4.2 胎面胶配方中勃姆石取代炭黑55-56

    3.5 Si69 改性 NBR/勃姆石纳米复合材料56-62

    3.5.1 复合材料的交联密度56-57

    3.5.2 复合材料的微观形貌57-58

    3.5.3 复合材料的硫化特性58-59

    3.5.4 复合材料的力学特性59-60

    3.5.5 复合材料的界面评估60-62

    3.6 本章小结62-63

    第四章 丙烯酸改性丁苯橡胶/勃姆石纳米复合材料63-77

    4.1 引言63

    4.2 实验部分63-64

    4.2.1 原料与试样的制备63-64

    4.2.2 测试和表征64

    4.3 结果与讨论64-76

    4.3.1 复合材料的硫化特性64-65

    4.3.2 复合材料的界面特性65-69

    4.3.3 复合材料的微观形态69-71

    4.3.4 复合材料的力学性能71-73

    4.3.5 复合材料的界面评估73-75

    4.3.6 复合材料的热氧稳定性75-76

    4.4 本章小结76-77

    结论77-79

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