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（甲基）丙烯酸原位溶胀改性天然橡胶和硫化胶粉的研究

作　者: 翟俊学
导　师: 赵树高
学　校: 青岛科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 溶胀改性天然橡胶胶粉 (甲某)丙烯酸增强
分类号: TQ330.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本文在国内外研究的基础上,提出了一种新的在橡胶基体中原位制备不饱和羧酸盐的方法—溶胀法,即将含有金属氧化物和有机过氧化物的橡胶基体在液体不饱和羧酸中浸泡一段时间,使扩散进去的不饱和羧酸在过氧化物的引发下与金属氧化物发生中和反应,从而原位生成不饱和羧酸盐。认为这种方法可以避免原位混炼法对加工设备的腐蚀。在此基础上研究了(甲基)丙烯酸溶胀改性天然橡胶混炼胶、硫化胶和商品胶粉的配合体系、溶胀工艺、力学性能、硫化过程和形态结构。首次提出利用(甲基)丙烯酸对橡胶基体进行溶胀改性的方法。通过对混炼胶的配合体系、溶胀改性工艺和填料的考察,发现这种方法可以实现对橡胶的增强,而且其最大的优点是可以避免(甲基)丙烯酸对加工设备的腐蚀,并具有类似溶胶—凝胶法的特点。结果发现,改性天然橡胶混炼胶经硫化后可以达到透明的程度,偏光显微镜分析表明其内部出现一种线状的晶体。混炼胶中过氧化二异丙苯(DCP)和氧化锌(ZnO)的含量直接影响其硫化胶的力学性能。甲基丙烯酸的溶胀效果远大于丙烯酸,与不加(甲基)丙烯酸的硫化胶相比,改性后力学性能提高很多,即使在普通硬度下也能达到高强度、高伸长率(邵A硬度72左右,拉伸强度约为28Mpa,撕裂强度约为52N/mm,断裂伸长率约为810%)的特点。 DSC分析表明,甲基丙烯酸锌在DCP的引发下发生聚合反应,天然橡胶/DCP/ZnO/MAA体系在180℃左右的放热峰是上述反应与天然橡胶/DCP交联反应的叠加;随溶胀时间延长、溶胀温度上升,硫化热效应逐渐增加,变化趋势与强度性能相同;在其它配合剂相同时,不同填料对交联/聚合热效应的影响顺序为:碳酸钙<碳酸钙/氧化锌<氧化锌。首次提出利用甲基丙烯酸对天然橡胶硫化胶进行溶胀改性的方法。结果发现,在较高的溶胀温度下甲基丙烯酸与天然橡胶硫化胶形成了一种新的复合材料,通过偏光显微镜观察发现其内部的结晶形态比较复杂,断面上带有的粉末类似于纯ZDMA的粉末。甲基丙烯酸对天然橡胶硫化胶的溶胀改性效果比丙烯酸

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-12
前言  12-28
  0.1 研究背景  13
  0.2 炭黑/白炭黑及其它纳米材料的补强  13-15
    0.2.1 活性填料的补强  13-14
    0.2.2 活性填料补强作用的基础理论  14
    0.2.3 纳米补强及纳米复合技术  14-15
  0.3 聚合物共混或并用对性能的影响  15-16
  0.4 (甲基)丙烯酸盐对橡胶补强的研究  16-18
    0.4.1 不饱和羧酸盐或其聚合物的制备方法  16
    0.4.2 (甲基)丙烯酸盐对橡胶补强作用的影响  16-18
  0.5 (甲基)丙烯酸盐补强橡胶的机理研究  18-24
    0.5.1 (甲基)丙烯酸盐/橡胶纳米复合材料的结构分析  18-20
    0.5.2 (甲基)丙烯酸盐在橡胶基体中的原位聚合行为  20
    0.5.3 (甲基)丙烯酸盐/橡胶基体的交联过程  20-24
  0.6 影响橡胶/(甲基)丙烯酸盐复合材料性能的因素  24-26
    0.6.1 橡胶的种类  24-25
    0.6.2 (甲基)丙烯酸盐的用量  25
    0.6.3 过氧化物的种类与用量  25
    0.6.4 填料的影响  25-26
  0.7 (甲基)丙烯酸盐在橡胶工业中的应用  26
  0.8 本论文的主要内容及创新  26-28
符号说明  28-30
第一部分 (甲基)丙烯酸溶胀改性天然橡胶混炼胶  30-66
  第一章 (甲基)丙烯酸溶胀改性天然橡胶混炼胶的配合体系  30-44
    1.1 引言  30-31
    1.2 实验部分  31-34
      1.2.1 原材料  31
      1.2.2 试样制备—原位溶胀法制备(甲基)丙烯酸盐增强复合材料  31-33
        1.2.2.1 改性混炼胶的制备方法  31-32
        1.2.2.2 改性填充混炼胶的制备方法  32
        1.2.2.3 改性硫化胶的制备方法  32
        1.2.2.4 改性胶粉的制备方法  32-33
      1.2.3 测试  33-34
        1.2.3.1 力学性能测试  33
        1.2.3.2 硫化特性测试  33
        1.2.3.3 DSC测试  33
        1.2.3.4 偏光显微镜  33
        1.2.3.5 扫描电镜  33-34
    1.3 结果与讨论  34-43
      1.3.1 (甲基)丙烯酸锌交联作用的初步证明  34-37
      1.3.2 DCP用量对天然橡胶性能的影响(未溶胀试样的性能)  37-38
      1.3.3 丙烯酸的种类及DCP用量对增强天然橡胶的影响  38-41
      1.3.4 氧化锌的用量  41-43
    1.4 结论  43-44
  第二章 (甲基)丙烯酸溶胀改性天然橡胶混炼胶的加工工艺研究  44-58
    2.1 引言  44
    2.2 结果与讨论  44-57
      2.2.1 溶胀温度和溶胀时间对力学性能的影响  44-50
        2.2.1.1 室温(14℃)时溶胀时间对力学性能的影响  45-46
        2.2.1.2 60℃时溶胀时间对力学性能的影响  46-48
        2.2.1.3 不同温度下和溶胀时间对硫化胶透明度的影响  48-49
        2.2.1.4 偏光显微镜相片观察到的结晶形态  49-50
      2.2.2 不同溶胀温度、溶胀时间得到的改性混炼胶的DSC分析  50-54
      2.2.3 硫化温度对性能的影响  54-56
      2.2.4 硫化时间对性能的影响  56-57
    2.3 结论  57-58
  第三章不同填料对甲基丙烯酸溶胀改性天然橡胶的影响  58-66
    3.1 引言  58
    3.2 结果与讨论  58-65
      3.2.1 甲基丙烯酸溶胀改性天然橡胶/碳酸钙(/氧化锌)硫化胶的力学性能  58-61
      3.2.2 甲基丙烯酸溶胀改性天然橡胶/氧化锌/白炭黑硫化胶的力学性能  61-63
      3.2.3甲基丙烯酸溶胀改性天然橡胶/氧化锌/胶粉硫化胶的力学性能  63-65
    3.3 结论  65-66
第二部分 (甲基)丙烯酸溶胀改性天然橡胶硫化胶  66-76
  第四章 (甲基)丙烯酸对天然橡胶硫化胶的溶胀改性  66-76
    4.1 引言  66-67
    4.2 结果与讨论  67-74
      4.2.1 甲基丙烯酸与丙烯酸的对比  67-68
      4.2.2 溶胀条件和干燥条件对力学性能的影响  68-73
        4.2.2.1 溶胀温度  68-70
        4.2.2.2 溶胀时间  70-71
        4.2.2.3 低压干燥时间  71-73
      4.2.3 高温下得到的改性的天然橡胶硫化胶的偏光显微镜观察  73-74
    4.3 结论  74-76
第三部分 (甲基)丙烯酸溶胀改性硫化胶粉  76-113
  第五章甲基丙烯酸对硫化胶粉的改性：确定增强作用  76-86
    5.1 引言  76
    5.2 结果与讨论  76-84
      5.2.1 胶粉改性配方和混炼工艺  76-77
      5.2.2 硫化曲线及其动力学分析  77-80
      5.2.3 纯胶粉硫化胶的力学性能  80-81
      5.2.4 改性胶粉与天然橡胶共混  81-84
    5.3 结论  84-86
  第六章溶胀改性硫化胶粉混炼胶的基础配方的确定  86-96
    6.1 引言  86
    6.2 结果与讨论  86-95
      6.2.1 胶粉粒径对改性胶粉的性能的影响  86-88
      6.2.2 甲基丙烯酸正丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的影响  88-95
        6.2.2.1 硫化特性参数  88-89
        6.2.2.2 力学性能  89-91
        6.2.2.3 应力～应变曲线  91-95
    6.3 结论  95-96
  第七章甲基丙烯酸溶胀改性胶粉：溶胀条件的影响  96-106
    7.1 引言  96
    7.2 结果与讨论  96-105
      7.2.1 溶胀时间对改性胶粉性能的影响  96-102
        7.2.1.1 溶胀时间对硫化特性的影响  96-97
        7.2.1.2 溶胀时间对拉伸性能的影响  97-99
        7.2.1.3 溶胀时间对应力～应变曲线的影响  99-100
        7.2.1.4 溶胀时间对胶粉拉伸断面形貌的影响  100-102
      7.2.2 溶胀温度对改性胶粉性能的影响  102-105
        7.2.2.1 溶胀温度对硫化特性曲线的影响  102-104
        7.2.2.2 溶胀温度对拉伸性能的影响  104-105
    7.3 结论  105-106
  第八章甲基丙烯酸溶胀改性胶粉：混炼胶配方进一步探讨  106-113
    8.1 引言  106
    8.2 结果与讨论  106-112
      8.2.1 氧化锌的用量  106-110
        8.2.1.1 氧化锌的用量对改性胶粉的硫化特性参数的影响  106-108
        8.2.1.2 氧化锌的用量对改性胶粉的拉伸性能的影响  108-110
      8.2.2 甲基丙烯酸的用量  110-112
        8.2.2.1 甲基丙烯酸的用量对改性胶粉的硫化特性参数的影响  110-111
        8.2.2.2 甲基丙烯酸的用量对改性胶粉的拉伸性能的影响  111-112
    8.3 结论  112-113
总结论  113-115
参考文献  115-120
致谢  120-121
攻读学位期间发表的学术论文目录  121

（甲基）丙烯酸原位溶胀改性天然橡胶和硫化胶粉的研究

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