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硫在橡胶密封材料湿法抄造中的表现行为研究

作　者: 张克娟
导　师: 夏新兴
学　校: 陕西科技大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 四氢萘硫磺微乳液硫磺分散体硫化密封材料
分类号: TQ330.38
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

橡胶密封垫片制品用于汽车、飞机、摩托车发动机以及各种管道连接等的密封。橡胶密封材料的生产工艺有模压混炼法、压缩成张法及湿法抄造法（其产品简称为抄取板），湿法抄造法因生产效率高、污染小、成本低、产品性能稳定，已成为国内外橡胶密封材料的主要生产工艺。我国湿法抄造法生产起步较晚，在工艺、设备、技术和产品质量等方面与发达国家都有很大的差距。针对这些问题我国研究工作者进行了大量实验研究，虽然产品性能得到了一定程度改善，但是成本也增加了很多。因此，如何在低成本条件下提高抄取板物理性能就成为了本课题的研究目标。由于硫化剂硫磺颗粒不溶于水，在湿法抄造时易流失，在材料中难以均匀分布，影响了产品硫化效果。因此，本文分别研究了硫磺微乳液及硫磺分散体的制备方法，以及在湿法抄造密封材料过程中加入硫磺微乳液和硫磺分散体后对抄取板性能的影响，以期改善抄取板的硫化效果。首先，研究了硫磺的溶解与乳液的制备及将制得的乳液在抄取板中应用后对抄取板的影响。研发发现：四氢萘对硫磺具有优异的溶解能力，当温度为80℃，时间为20min时，四氢萘对硫磺的溶解度最大，为12.71g/100g溶剂；当温度为71℃，时间为33min，混合溶剂四氢萘/苯乙烯质量比15:1时，其对硫磺的溶解度最大，为14.98g/100g溶剂；当温度为80℃、时间为10min、四氢萘/甲苯质量比15:1时，其对硫磺的溶解度最大，为13.63g/100g混合溶剂；将四氢萘/苯乙烯在对硫磺最佳溶解参数下制成14.98g/100g混合溶剂的硫磺溶液后，选用阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)及聚氧乙烯40硬脂酸酯（PYST40）三种表面活性剂和乳化助剂正丁醇乳化硫磺溶液，当SDBS/正丁醇在质量比1:2、乳化温度为45℃时对硫磺溶液的乳化能力最大，硫磺固含量值为1.48g/100g乳液；当CTAB/正丁醇在质量比3:1，乳化温度为60℃时对硫磺溶液的乳化能力最大，硫磺固含量值为1.78g/100g乳液；当PYST40/正丁醇在质量比为3:1，乳化温度为35℃时，对硫磺溶液的乳化能力最大，硫磺固含量值为1.42g/100g乳液。然后，研究了硫磺微乳液对密封材料性能的影响，在硫化参数温度150℃、时间25min、压力10MPa下制得的三种加入硫磺微乳液的抄取板抗张指数都大于加入硫黄颗粒的抄取板；加入阳离子型硫磺微乳液的抄取板在硫磺用量1.5%时，抄取板的抗张指数最大，为15.6N.m/g，大于加入阴离子型和非离子型硫磺微乳液的抄取板；加入阳离子型硫磺微乳液的抄取板在硫磺用量1.5%时，压缩率最小，为17%，小于加入阴离子型和非离子型微乳液的抄取板,；加入阳离子型硫磺微乳液的抄取板在硫磺用量1.5%时，回弹率最大，为44%，大于加入阴离子型和非离子型微乳液的抄取板；加入阳离子型硫磺微乳液的抄取板在硫磺用量1.5%时，应变松弛率最小，为18%，小于加入阴离子型和非离子型微乳液的抄取板。另外，研究了硫磺分散体的制备以及硫磺分散体对湿法抄造的密封材料各项性能影响。将分散剂二丁基萘磺酸钠质量比1、稳定剂酪素质量比15、硫磺质量比50、水质量比34混合均匀后经球磨机研磨制得硫磺固含量为50%的硫磺亲水性分散体。在湿法抄造密封材料的试验中发现：在硫磺用量1%时，加入硫磺分散体的抄取板各项性能都好于加入硫磺颗粒的抄取板；在硫磺用量2.0%时，加入硫磺分散体的抄取板各项性能最好，抗张指数最大，其值为19.89N.m/g，压缩率最小，其值为16%，回弹率最大，其值51%，蠕变松弛率最小，其值为14%；

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-14
1 绪论  14-30
  1.1 密封材料研究现状及存在问题  14-17
    1.1.1 密封材料研究现状  14-17
  1.2 胶乳密封材料的主要组分及制备工艺  17-21
    1.2.1 胶乳抄取密封材料主要组分  17-20
    1.2.2 胶乳抄取密封材料的制备工艺  20-21
  1.3 硫磺在胶乳抄造密封材料中的作用及存在的问题  21-23
    1.3.1 硫磺在胶乳抄造密封材料中的作用  21-23
    1.3.2 硫磺在应用于抄取板中存在的问题  23
  1.4 对硫磺应用于抄取板中存在问题的拟解决方法  23-29
    1.4.1 硫磺微乳液制备  24-28
    1.4.2 硫磺分散体的制备及硫磺分散体配方研究  28-29
  1.5 本文的目的及意义  29
  1.6 本论文的研究内容  29-30
2 硫磺溶剂的选择  30-42
  2.1 引言  30
  2.2 实验原料及仪器  30
    2.2.1 实验原料及药品  30
    2.2.2 实验仪器  30
  2.3 实验方法  30-31
  2.4 测试方法  31
  2.5 结果与讨论  31-41
    2.5.1 单溶剂对硫磺的溶解性能研究  31-34
    2.5.2 混合溶剂对硫磺的溶解性研究  34-41
  2.6 小结  41-42
3 硫磺微乳液的制备  42-59
  3.1 引言  42
  3.2 实验原料及仪器  42
    3.2.1 实验药品  42
    3.2.2 实验仪器  42
  3.3 实验方法  42-43
  3.4 测试方法  43-44
    3.4.1 混合乳化剂的 HLB 值计算公式  43
    3.4.2 硫磺微乳液中硫磺固含量的检测  43
    3.4.3 平均粒径检测  43
    3.4.4 PH 值测定  43-44
    3.4.5 乳液类型检测  44
  3.5 结果与讨论  44-58
    3.5.1 硫磺溶液 HBL 值的确定  44-45
    3.5.2 三种类型微乳液三元相图的绘制及性能比较  45-54
    3.5.3 硫磺微乳液的表征  54-55
    3.5.4 温度对表面活性剂乳化能力的影响  55-57
    3.5.5 乳化助剂对乳化的影响  57-58
  3.6 小结  58-59
4 硫磺微乳液对抄取板的性能影响研究  59-70
  4.1 引言  59
  4.2 实验原料及仪器  59-60
    4.2.1 实验原料及药品  59
    4.2.2 实验仪器  59-60
  4.3 实验设计  60
    4.3.1 抄取板的制备  60
    4.3.2 硫化工艺条件  60
    4.3.3 硫磺微乳液对密封材料抗张强度的影响  60
    4.3.4 硫磺微乳液对密封材料压缩回弹性能的影响  60
    4.3.5 硫磺微乳液对密封材料应力松弛率的影响  60
  4.4 密封材料性能的检测  60-62
    4.4.1 抗张指数的测定  60-61
    4.4.2 压缩回弹性的测定  61-62
    4.4.3 应力松弛性的测定  62
  4.5 结果与讨论  62-69
    4.5.1 硫磺微乳液对抄取板抗张指数的影响  62-66
    4.5.2 抄取板中 CPAM/膨润土用量对滤水时间和抗张指数的影响  66
    4.5.3 硫磺微乳液对密封材料压缩回弹性能的影响  66-68
    4.5.4 硫磺微乳液对密封材料应力松弛率的影响  68-69
  4.6 小结  69-70
5 硫磺分散体对密封材料的性能影响研究  70-80
  5.1 引言  70
  5.2 实验原料及仪器  70-71
    5.2.1 实验原料及药品  70
    5.2.2 实验仪器  70-71
  5.3 实验设计  71-72
    5.3.1 硫化工艺条件  71
    5.3.2 硫磺分散体对密封材料抗张强度的影响  71
    5.3.3 硫磺分散体对密封材料压缩回弹性能的影响  71
    5.3.4 硫磺分散体对密封材料应力松弛率的影响  71-72
  5.4 硫磺分散体的检测  72-73
    5.4.1 硫磺固含量的测定  72
    5.4.2 平均粒径的检测  72
    5.4.3 PH 值的测定  72
    5.4.4 表面胶体电荷的测定  72
    5.4.5 固含量为 50%硫磺分散体的物性检测  72-73
  5.5 密封材料性能的检测  73
    5.5.1 抗张指数的测定  73
    5.5.2 压缩回弹性的测定  73
    5.5.3 应力松弛性的测定  73
  5.6 结果与讨论  73-78
    5.6.1 硫磺分散体对密封材料抗张指数的影响  73-76
    5.6.2 硫磺分散体对密封材料压缩回弹性能的影响  76-78
      a 硫磺分散体对密封材料压缩性能的影响  76-77
      b 硫磺分散体对密封材料回弹性能的影响  77-78
    5.6.3 硫磺分散体对密封材料应力松弛率影响  78
  5.7 小结  78-80
6 总结  80-83
  6.1 结论  80-81
  6.2 论文的主要创新点  81
  6.3 论文不足之处  81
  6.4 研究展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-88
攻读学位期间发表的学术论文目录  88-89

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