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炭黑补强天然橡胶胶乳制备纳米复合材料

作　者: 刘琥
导　师: 马玉录；韩晶杰；周文乐
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 过硫酸铵亲水性炭黑胶乳共混法橡胶补强填料-橡胶界面相互作用
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

采用湿法工艺胶乳混合法制备亲水性炭黑补强天然橡胶胶乳的纳米复合材料,克服了传统干法制备工艺过程中的高污染、高能耗、工作环境差的缺点,同时具有优良的力学性能。首先用过硫酸铵(APS)水溶液氧化改性炭黑,制备亲水性的炭黑悬浮液。通过红外光谱仪(FTIR)和热失重测试(TG)表征改性后炭黑表面含氧基团的变化。利用激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计(UV)观察亲水性炭黑的粒径及其在水溶液的分散稳定性。然后采用乳液共混法,将制备的改性炭黑(MCB)水溶液通过搅拌分散机均匀分散于天然橡胶胶乳,制备出亲水性炭黑补强天然胶乳的纳米复合材料。通过万能材料试验机测试硫化胶的物理机械性能,以及利用扫描电镜(SEM)观察了炭黑颗粒在橡胶基体中分散情况,提出了亲水性炭黑对天然胶乳的补强机理。最后利用Payne效应研究了填料网络化对制品的动态力学性能影响。主要研究成果如下：(1)使用过硫酸铵水溶液对炭黑表面氧化改性,增加了炭黑表面的含氧基团,提高了炭黑的亲水性,同时粒径明显减小,在水溶液中具有良好的分散稳定性。(2)采用胶乳混合法制备的改性炭黑/天然橡胶胶乳复合材料力学性能明显提高。改性炭黑在胶乳中的补强作用主要是填料与橡胶基体存在物理吸附和化学吸附共同作用的炭黑—胶乳网络。(3)填充橡胶在动态应变下表现为非线性粘弹行为,即储能模量随着应变振幅的增加而下降,而损耗模量会出现一个最大值。湿法工艺制备的硫化胶在低温时具有较高的损耗因子(tanδ),即优异的抗湿滑性;在高温时具有较低的损耗因子,即低滚动阻力。

炭黑补强天然橡胶胶乳制备纳米复合材料

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