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特种橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的研究

作　者: 杨晓宇
导　师: 宋国君
学　校: 青岛大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 溴化丁基橡胶 氯丁橡胶 有机蒙脱土 纳米复合材料
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本课题通过选用实验室自制的有机蒙脱土,采用机械共混法制备了剥离型的溴化丁基橡胶／有机蒙脱土(BIIR/OMMT)纳米复合材料、氯丁橡胶／有机蒙脱土(CR/OMMT)纳米复合材料,研究了有机蒙脱土种类和含量对纳米复合材料的力学性能、耐老化性能能和耐溶剂性能等的影响,并讨论了有机蒙脱土在工业生产中的应用。课题的主要内容有：(1)选择多种牌号的OMMT,采用机械共混法制备出了BIIR/OMMT复合材料,通过对几种复合材料的硫化特性,力学性能,耐老化性能,耐溶剂性能和热稳定性能等进行了对比,优选出BIIR复合材料中综合性能最佳的OMMT牌号,为进一步研究奠定了基础。(2)通过X射线衍射(XRD)测试和透射电子显微镜(TEM)观察分析了复合材料的亚微观形态,确认制备出了分散均匀的剥离型BIIR/OMMT纳米复合材料；并分析了OMMT含量对纳米复合材性能的影响。结果显示：随着OMMT含量的增加,正硫化时间缩短,硫化速度明显加快,同时焦烧时间变化较小,有很好的安全操作性,因此OMMT的加入起到了促进硫化的作用,提高了生产效率、减少了能量消耗。当OMMT含量仅为3.0份时,撕裂强度和拉伸强度分别提高了81.4%和90.8%，耐溶剂性能和耐热性能提高显著。(3)采用机械共混法制备了CR/OMMT复合材料,优选了效果最好的OMMT牌号。利用透射电子显微镜观察复合材料的亚微观形态,确定制备出了CR/OMMT纳米复合材料,讨论了OMMT的含量对纳米复合材料物理机械性能和耐老化性能的影响。结果显示,当OMMT含量仅为3.0份时,纳米复合材料的撕裂强度和拉伸强度分别提高了44.1%和46.0%，耐老化性能提高显著,如果能够充分发挥其潜力,将会给氯丁橡胶带来更大的应用价值。(4)研究了OMMT在氯丁橡胶工业配方中的应用,当复合填料体系为有机蒙脱土／碳黑／碳酸钙时,复合材料的拉伸强度、撕裂强度、热稳定性能优异,磨耗体积下降较多说明复合材料的耐磨性能有所提高；复合填料体系在提高性能的同时,大大的降低了生产成本,显示了OMMT在氯丁橡胶工业中的具有良好的实际生产应用前景。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章 文献综述  6-27
  1.1 前言  6-7
  1.2 聚合物纳米复合材料概述  7-9
    1.2.1 纳米材料、纳米复合材料简介  7-8
    1.2.2 聚合物基纳米复合材料  8-9
  1.3 蒙脱土的形态结构、性质和有机化改性  9-12
    1.3.1 蒙脱土的结构  9
    1.3.2 蒙脱土的特性  9-10
    1.3.3 蒙脱土的有机化改性  10-12
  1.4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究进展  12-20
    1.4.1 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备方法  12-14
    1.4.2 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的插层理论分析  14-15
    1.4.3 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的结构特点  15-17
    1.4.4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究进展  17-20
  1.5 溴化丁基橡胶及其纳米复合材料的研究进展  20-23
  1.6 氯丁橡胶/蒙脱土纳米复合材料的研究进展  23-25
  1.7 本课题研究的目的与意义  25-27
第二章 实验部分  27-30
  2.1 实验原料及主要实验仪器  27
  2.2 测试标准和方法  27-28
  2.3 纳米复合材料的制备  28-30
第三章 不同牌号的OMMT与BIIR纳米复合材料的性能研究  30-42
  引言  30
  3.1 BIIR/OMMT纳米复合材料的XRD分析  30-32
  3.2 硫化特性对比分析  32-33
  3.3 力学性能对比分析  33-36
  3.4 耐老化性能测试分析  36-38
  3.5 耐溶剂渗透性能测试分析  38-39
  3.6 耐热性能分析  39-41
  3.7 本章小结  41-42
第四章 不同含量的412#OMMT与BIIR纳米复合材料的性能研究  42-53
  4.1 BIIR/OMMT纳米复合材料的亚微观结构分析  42-43
  4.2 BIIR/OMMT纳米复合材料的硫化特性对比分析  43-44
  4.3 BIIR/OMMT纳米复合材料物理性能对比分析  44-47
  4.4 BIIR/OMMT纳米复合材料的耐溶剂性能对比分析  47-48
  4.5 BIIR/OMMT纳米复合材料的耐老化性能对比分析  48-51
  4.6 BIIR/OMMT纳米复合材料的TGA对比分析  51-52
  4.7 本章小结  52-53
第五章 氯丁橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究  53-65
  引言  53
  5.1 最佳牌号有机蒙脱土的选择  53-56
    5.1.1 硫化特性对比分析  53-54
    5.1.2 力学性能对比分析  54-56
    5.1.3 耐老化性能对比分析  56
  5.2 不同含量的OMMT与CR纳米复合材料的性能研究  56-60
    5.2.1 CR/OMMT纳米复合材料的微观结构分析  56-57
    5.2.2 CR/OMMT纳米复合材料的硫化特性对比分析  57-58
    5.2.3 CR/OMMT纳米复合材料的物理性能对比  58-59
    5.2.4 CR/OMMT纳米复合材料的耐老化性能对比  59-60
  5.3 有机蒙脱土在CR工业配方中的应用研究  60-64
    5.3.1 复合填料体系下,复合材料的硫化特性  60-62
    5.3.2 复合填料体系下,复合材料的物理性能  62-63
    5.3.3 复合填料体系下,复合材料的耐老化性能  63-64
  5.4 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
攻读学位期间的研究成果  70-71
致谢  71-73

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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