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耐热传动带用EPDM/ACM共混胶性能的研究

作　者: 祝岩婷
导　师: 冯绍华
学　校: 青岛科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 三元乙丙胶(EPDM) 丙烯酸酯胶 (ACM) 相容性 硫化体系 补强填充体系 耐热氧老化性能
分类号: TQ330.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本论文将三元乙丙橡胶(EPDM)和丙烯酸酯胶(ACM)进行共混改性,研究了EPDM/ACM共混胶的相容性、硫化体系和补强填充体系,并研究了EPDM、ACM及其共混胶的耐热氧老化性能,经过并用部分ACM,得到了力学性能和耐热性能良好的共混材料。首先,采用多种表征方法讨论了体系的相容性及相容剂对共混胶性能的影响。理论计算表明二者不是热力学相容体系；红外光谱(FTIR)和差示扫描量热仪(DSC)分析表明二者有一定的相容性；随着EPDM/ACM共混比的增大,共混胶的热稳定性升高,硫化扭矩、拉伸强度和撕裂强度增大,磨耗性能变好,耐热氧老化性能降低；FTIR和DSC分析表明相容剂与EPDM/ACM共混胶有相互作用；相容剂乙烯-丙烯酸酯橡胶(AEM)加入量为10份,三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)加入量为20份时,共混胶的物理性能最好。其次考察了7种不同硫化体系对EPDM/ACM共混胶性能的影响,进一步采用正交设计的方法优化了过氧化物／三聚硫氰酸(DCP/TCY)并用硫化体系配方。结果表明,DCP/TCY硫化体系硫化的共混胶具有合适的正硫化时间和交联密度,拉伸强度为17.2MPa,撕裂强度最大,为38.5N.mmm-1,压缩永久变形最小,为30.6%,为EPDM/ACM共混胶的最佳硫化体系：正交实验设计表明,最优配方的硫化体系为DCP3份、TCY2份、S0.3份、DM0.5份、ZnO5份；最佳硫化温度为170℃。再次考察了不同牌号的炭黑及炭黑用量对EPDM/ACM共混胶性能的影响。结果表明,不同品种和用量的炭黑填充共混胶均表现出Payne效应,炭黑用量越大、粒径越小,Payne效应越明显；粒径小的炭黑补强效果好,但不利于分散和加工,粒径大的炭黑,硫化延迟；炭黑N330、N550和CD2109填充共混胶的综合性能较好；炭黑N330用量越大,共混胶的门尼粘度、硫化扭矩、硬度和磨耗性能均升高,正硫化时间、焦烧时间、拉断伸长率和回弹性减小,填充60份炭黑拉伸强度最好,为16.2MPa,填充80份炭黑撕裂强度最好,为36.9N·mm-1。最后研究了EPDM、ACM及其共混胶的耐热氧老化性能。FTIR分析表明,EPDM老化后含氧结构多是通过消耗甲基生成,ACM橡胶的表面氧化降解多发生在主链的亚甲基碳上,共混胶老化前期以断裂为主,后期以交联为主；体视显微镜、SEM和物理性能均表明,加入ACM共混可提高EPDM的耐热氧老化性能。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-12
第一章 绪论  12-28
  1.1 三元乙丙胶(EPDM)  12-15
    1.1.1 三元乙丙胶的发展概况  12-13
    1.1.2 三元乙丙胶的结构与性能  13-14
    1.1.3 三元乙丙胶的应用  14-15
  1.2 丙烯酸酯胶(ACM)  15-18
    1.2.1 丙烯酸酯胶发展概况  15-16
    1.2.2 丙烯酸酯胶的结构与性能  16-17
    1.2.3 丙烯酸酯胶的应用  17-18
  1.3 橡胶并用  18-24
    1.3.1 橡胶并用定义及目的  18-19
      1.3.1.1 狭义与广义的橡胶并用  18-19
      1.3.1.2 橡胶并用的目的  19
    1.3.2 橡胶并用的方法及并用胶形态  19-20
      1.3.2.1 橡胶并用的方法  19-20
      1.3.2.2 并用胶的形态  20
    1.3.3 橡胶并用存在的问题  20-21
    1.3.4 橡胶并用相容性及共硫化问题的解决  21-23
    1.3.5 EPDM/ACM共混胶所用相容剂的介绍  23-24
  1.4 EPDM与ACM并用胶研究进展  24-26
    1.4.1 EPDM橡胶并用  24-25
    1.4.2 ACM橡胶并用  25-26
  1.5 本课题研究的意义及内容  26-28
    1.5.1 课题研究的背景及意义  26-27
    1.5.2 课题研究的主要内容  27-28
第二章 EPDM/ACM共混胶相容性的研究  28-49
  2.1 实验准备  28-30
    2.1.1 主要原材料  28
    2.1.2 实验设备  28
    2.1.3 试样制备  28-29
      2.1.3.1 三元乙丙胶接枝马来酸酐的制备  28-29
      2.1.3.2 混炼胶及硫化胶的制备  29
    2.1.4 性能测试  29-30
  2.2 不同配比的EPDM/ACM共混胶相容性的研究  30-38
    2.2.1 试验配方  30
    2.2.2 结果分析  30-38
      2.2.2.1 相容性预测  30-32
      2.2.2.2 门尼粘度  32
      2.2.2.3 DSC分析  32-33
      2.2.2.4 红外光谱分析  33-34
      2.2.2.5 热失重分析  34-36
      2.2.2.6 物理性能分析  36-38
  2.3 不同相容剂对EPDM/ACM相容性的影响  38-47
    2.3.1 实验配方  38-39
    2.3.2 自制EPDM-g-MAH的表征  39
    2.3.3 自制EPDM-g-MAH增容共混胶的红外分析  39-41
    2.3.4 不同相容剂增容共混胶的DSC分析  41-42
    2.3.5 不同相容剂增容共混胶的物理性能  42-47
      2.3.5.1 AEM  42-44
      2.3.5.2 自制EPDM-g-MAH  44-45
      2.3.5.3 锦湖EPDM-g-MAH  45-47
  2.4 本章小结  47-49
第三章 EPDM/ACM共混胶硫化体系的研究  49-69
  3.1 实验准备  49-50
    3.1.1 主要原材料  49
    3.1.2 实验设备  49
    3.1.3 试样制备  49-50
    3.1.4 性能测试  50
  3.2 不同硫化体系对EPDM/ACM共混胶性能的影响  50-57
    3.2.1 实验配方  50-51
    3.2.2 结果与讨论  51-57
      3.2.2.1 硫化特性  51-52
      3.2.2.2 交联密度  52-53
      3.2.2.3 物理性能  53-55
      3.2.2.4 动态力学性能  55-57
  3.3 正交设计法优化EPDM/ACM共混胶硫化体系  57-64
    3.3.1 实验配方  57-59
    3.3.2 结果与讨论  59-64
      3.3.2.1 硫化特性  59
      3.3.2.2 物理性能  59-64
  3.4 不同硫化温度对EPDM/ACM共混胶性能的影响  64-67
    3.4.1 实验配方  64
    3.4.2 硫化参数的计算  64-65
    3.4.3 结果与讨论  65-67
      3.4.3.1 硫化特性  65-66
      3.4.3.2 物理性能  66-67
  3.5 本章小结  67-69
第四章 EPDM/ACM共混胶补强填充体系的研究  69-87
  4.1. 实验准备  69-70
    4.1.1 主要原材料  69
    4.1.2 实验设备  69
    4.1.3 试样制备  69-70
    4.1.4 性能测试  70
  4.2 炭黑品种对EPDM/ACM混炼胶性能的影响  70-77
    4.2.1 实验配方  70-71
    4.2.2 门尼粘度及硫化特性  71
    4.2.3 炭黑分散性  71-72
    4.2.4 物理机械性能  72-74
    4.2.5 动态力学性能  74-77
      4.2.5.1 应变扫描  74-76
      4.2.5.2 频率扫描  76-77
  4.3 炭黑用量对EPDM/ACM混炼胶性能的影响  77-85
    4.3.1 实验配方  78
    4.3.2 门尼粘度及硫化特性  78-79
    4.3.3 炭黑的分散性  79-80
    4.3.4 物理机械性能  80-82
    4.3.5 动态力学性能  82-85
      4.3.5.1 应变扫描  82-84
      4.3.5.2 频率扫描  84-85
  4.4 本章小结  85-87
第五章 EPDM、ACM及其共混胶的老化性能的基础研究  87-99
  5.1 实验准备  87-88
    5.1.1 主要原材料  87
    5.1.2 实验设备  87
    5.1.3 实验配方  87
    5.1.4 试样制备及性能测试  87-88
  5.2 硫化胶老化结构红外分析  88-93
    5.2.1 EPDM硫化胶老化结构红外分析  88-90
    5.2.2 ACM硫化胶老化结构红外分析  90-92
    5.2.3 EPDM/ACM共混胶硫化胶老化结构红外分析  92-93
  5.3 硫化胶老化形貌的体视显微镜与SEM分析  93-96
    5.3.1 EPDM硫化胶  93-94
    5.3.2 ACM硫化胶  94-95
    5.3.3 EPDM/ACM共混胶硫化胶  95-96
  5.4 硫化胶老化前后物理性能的变化  96-97
  5.5 本章小结  97-99
结论  99-101
参考文献  101-106
致谢  106-107
攻读硕士学位期间发表的学术论文  107-108

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 一般性问题 > 橡胶性能测定
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