【摘要】：在橡膠工業(yè)中，橡膠的加工通常使用機(jī)械混煉法，以粉體填料和固體橡膠為原料來生產(chǎn)混煉膠。但是在使用傳統(tǒng)機(jī)械混煉法進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，存在高污染、高能耗、工作環(huán)境差等缺點(diǎn)，尤其是使用炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí)會(huì)造成黑色污染。炭黑、埃洛石納米管等屬于表面能較高的納米粉體填料，使用傳統(tǒng)的機(jī)械混煉法時(shí)很難使其的分散達(dá)到納米級(jí)，這樣就使得它們常常在橡膠基體中團(tuán)聚成粒徑較大的聚集體，降低了其硫化膠的物理機(jī)械性能和生熱性能。膠乳共沉法是指以天然膠乳為原料，將填料制成穩(wěn)定的分散液，然后將填料分散液均勻的分散在天然膠乳中，之后通過添加無機(jī)鹽等凝固劑使其凝固共沉形成具有良好性能的橡膠復(fù)合材料的過程。本文以天然膠乳為原料，使用膠乳共沉法分別制備天然膠乳/炭黑復(fù)合材料和天然膠乳/炭黑/埃洛石納米管復(fù)合材料。首先使用表面活性劑制備炭黑分散液，并使用紫外可見光分光光度計(jì)來觀察炭黑分散液的穩(wěn)定性。其次使用微控電子拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試硫化膠的物理機(jī)械性能，使用RPA2000橡膠加工分析儀和DMA來測(cè)試硫化膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，使用橡膠壓縮生熱機(jī)和橡膠導(dǎo)熱儀來測(cè)試硫化膠的生熱性能和導(dǎo)熱性能，最后對(duì)硫化橡膠進(jìn)行掃描電鏡的測(cè)試，以此來分析填料的分散情況。最終得到的結(jié)論有： （1）使用膠乳共沉法制備得到的硫化膠的拉伸和撕裂強(qiáng)度、定伸應(yīng)力以及硬度相較機(jī)械混煉法分別提高了6.5%、4.6%、4.7%和8.8%、同時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率降低了7.3%。在使用膠乳共沉法制備得到的硫化膠中，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度以及300%定伸應(yīng)力隨著炭黑粒徑的提高先增大后減小，使用N375時(shí)，出現(xiàn)最大值，同時(shí)隨著炭黑結(jié)構(gòu)度的提高，硫化膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度無明顯變化，但是硫化天然橡膠的定伸應(yīng)力、和硬度都是逐漸增大的。 （2）當(dāng)使用同一種炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠時(shí)，由膠乳共沉法制備得到的硫化膠的內(nèi)生熱更少，溫升更低，當(dāng)使用膠乳共沉法制備硫化膠時(shí)，隨著炭黑粒徑的逐漸增大，硫化膠的溫升逐漸下降，使用N765進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，硫化膠的內(nèi)生熱最低。隨著炭黑結(jié)構(gòu)的提高，硫化膠的損耗因子逐漸降低，壓縮疲勞溫升也在降低。同時(shí)硫化膠的導(dǎo)熱率逐漸提高，使用N375補(bǔ)強(qiáng)可以得到0.2762W/(m·k)的導(dǎo)熱率。 （3）采用膠乳共沉法可以制備綜合性能良好的天然橡膠/埃洛石納米管/炭黑復(fù)合材料，當(dāng)HNTs/CB的比例為20/40時(shí)復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好；復(fù)合材料的交聯(lián)程度隨著HNTs用量的增加先增大后減小，使的轉(zhuǎn)變區(qū)的tan δ出現(xiàn)極小值，復(fù)合材料的壓縮疲勞溫升出現(xiàn)極小值，當(dāng)使用20份的HNTs取代CB補(bǔ)強(qiáng)橡膠時(shí)，復(fù)合材料的壓縮疲勞溫升下降了10.7℃。同時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)提高到了0.31W/(m·k)。
【圖文】：

人們經(jīng)常了解到的膠乳主要膠膠乳。其中天然膠乳是由橡膠樹割膠后 30 %-40 %之間，其余的大部分是水，還。它們中一部分吸附在橡膠粒子表面與橡或成為獨(dú)立的成分。因此天然膠乳是一種中，為了防止天然膠乳因?yàn)槲⑸锖兔傅亩▌�。天然膠乳中的橡膠粒子的主要成分質(zhì)。以將新鮮的天然膠乳分離黃色體（黃灰色膠粒子（乳白色）四部分。其中天然膠乳 1.1），最里層是由聚合度較小的橡膠烴組的橡膠烴組成的凝膠層（不溶于乙醚）；最保護(hù)層可以使膠粒穩(wěn)定的分散在天然膠乳

中北大學(xué)學(xué)位論文6圖1.2 粘彈性材料的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線Figure 1.2 Dynamic stress-strain curve of plasticity material1.2.2 橡膠的生熱機(jī)理橡膠生熱的主要原因是由于橡膠的粘性形變，，但是橡膠的粘性形變是橡膠分子鏈相互摩擦產(chǎn)生的結(jié)果。整個(gè)聚合物中交聯(lián)鍵和聚合物鏈段的受牽拉現(xiàn)象是影響橡膠粘性形變的主要因素之一。如果交聯(lián)鍵和聚合物鏈段在形成空位之前通過周圍分子熱運(yùn)動(dòng)先被牽拉到新的位置，那么有規(guī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)將轉(zhuǎn)化成為這些分子的無規(guī)熱運(yùn)動(dòng)，即熱量(空位的產(chǎn)生可認(rèn)為是構(gòu)成聚合物自由體積的空穴的遷移)[22-26]。天然橡膠在硫化的過程中，橡膠分子鏈會(huì)與炭黑粒子之間發(fā)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)橡膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間會(huì)形成各種類型的交聯(lián)鍵，如硫磺交聯(lián)鍵、碳碳交聯(lián)鍵等，研究發(fā)現(xiàn)提高單硫鍵的含量有助于降低橡膠的內(nèi)生熱。較高的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和交聯(lián)鍵能夠限制橡膠分子鏈之間的運(yùn)動(dòng)和發(fā)生匍匐現(xiàn)象，因此提高交聯(lián)密度會(huì)使硫化膠產(chǎn)生較小的摩擦作用和滯后損失，使其摩擦作用降低[27-28]。橡膠在硫化過程時(shí)?
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB332

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2561056