【摘要】：對位芳綸漿粕(AP)是一種既耐高溫又具有高度分散性的原纖化PPTA纖維產(chǎn)品,其化學(xué)結(jié)構(gòu)規(guī)整高度剛性,保留了PPTA纖維優(yōu)良的物理機械性能。相比于PPTA纖維,芳綸漿粕表面具有豐富的毛羽微纖,高比表面積,使其與基體的復(fù)合效果得到提高。但是,芳綸漿粕表面不具有親水基團,導(dǎo)致其表面活性較低;同時芳綸漿粕表面大量微纖之間團聚纏結(jié)的現(xiàn)象導(dǎo)致它在橡膠(NBR)等基體中的分散性不理想,最終影響芳綸漿粕性能的發(fā)揮。為了改善漿粕纖維的分散性與復(fù)合材料界面結(jié)合狀況,更好發(fā)揮地其優(yōu)異的物理機械性能,本課題采用多巴胺(DOPA)浸漬液處理芳綸漿粕的方法來提高纖維表面性能,進一步通過預(yù)分散體(PD)改善芳綸漿粕的分散性,最終達到提高橡膠復(fù)合材料性能的目的。多巴胺在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中可通過氧化自聚合反應(yīng)粘附在芳綸漿粕表面,利用X射線光電子能譜(XPS)、紅外光譜測試(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、元素分析(EA)等測試方法驗證多巴胺在堿性環(huán)境下可以很好的粘附在芳綸漿粕表面。同時探究了多巴胺浸漬液的濃度、浸漬時間、芳綸漿粕含量對橡膠復(fù)合材料力學(xué)性能、動態(tài)熱機械性能、表面親水性能以及耐油性能的影響。實驗結(jié)果表明隨著多巴胺浸漬液濃度的增大,浸漬時間的延長,dopa-ap/nbr復(fù)合材料的性能顯著提高。最佳浸漬處理條件如下:多巴胺浸漬液濃度為2.0g/l,浸漬時間為24h,芳綸漿粕含量為1phr。在此條件下制備的芳綸漿粕表面均勻覆蓋聚多巴胺層,由其制備的橡膠復(fù)合材料拉伸性能較未改性ap/nbr復(fù)合材料提高了2.85倍,80℃時儲能模量增幅100%以上,耐油性提高了85%。利用傳統(tǒng)表面改性方法磷酸(h3po4)水溶液法處理芳綸漿粕。通過sem、xps等測試對芳綸漿粕,結(jié)果表明芳綸漿粕表面有裂痕出現(xiàn),表面撕裂,表面o/c值增大,表面官能團-oh含量明顯增大。通過對h3po4-ap/nbr復(fù)合材料力學(xué)性能、耐油性能的表征,確定磷酸溶液最佳濃度為30%。由其制備的橡膠復(fù)合材料拉伸性能較未改性ap/nbr復(fù)合材料提高了2.45倍。測試結(jié)果表明多巴胺浸漬液的改性作用整體優(yōu)于磷酸溶液。采用自制基體上漿劑(msa)處理芳綸漿粕制備預(yù)分散體(pd),分別制備出dopa-ap-pd/nbr,dopa-ap/nbr,ap-pd/nbr,ap/nbr四種橡膠復(fù)合材料。通過光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)改性芳綸漿粕在預(yù)分散體中分散均勻,漿粕纖維之間幾乎沒有纏結(jié)現(xiàn)象,自制基體上漿劑對改性芳綸漿粕的濕潤能力好。對橡膠復(fù)合材料性能表征發(fā)現(xiàn),當(dāng)芳綸漿粕含量為1phr時,dopa-ap-pd/nbr復(fù)合材料相對于dopa-ap/nbr復(fù)合材料的最大拉伸強度提高了近1.70倍;dopa-ap-pd/nbr復(fù)合材料相對于ap/nbr復(fù)合材料的最大拉伸強度提高了4.90倍;在同一實驗條件下,dopa-ap-pd/nbr復(fù)合材料的動態(tài)熱機械性能最好,DOPA-AP/NBR復(fù)合材料次之;DOPA-AP-PD/NBR復(fù)合材料的耐油性最好,DOPA-AP/NBR復(fù)合材料次之。實驗研究表明多巴胺可有效改善芳綸漿粕表面活性,改善芳綸漿粕與橡膠間結(jié)合情況,進一步利用預(yù)分散體可明顯改善芳綸漿粕在橡膠中的分散性,增強后的橡膠產(chǎn)品在材料強度和耐油性能方面得到了提高,可應(yīng)用在密封材料等方面。因此,研究開發(fā)環(huán)保高效芳綸漿粕的表面改性方法對其增強橡膠復(fù)合材料性能的提高及產(chǎn)業(yè)化具有重要意義與價值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：2472909