【摘要】：隨著橡膠工業(yè)的不斷發(fā)展,制備高性能橡膠納米復(fù)合材料成為橡膠工業(yè)發(fā)展的一個重要方向。當(dāng)前,制備新型納米填料是橡膠工業(yè)的研究熱點,其中納米雜化填料在橡膠基體中的應(yīng)用尤其受到關(guān)注。然而,納米填料(例如埃洛石納米管或白炭黑等)在橡膠基體會存在分散性差以及與橡膠界面結(jié)合不佳等問題。為了更好地解決這些問題,制備出新型納米雜化填料,并通過界面改性使其在橡膠基體中產(chǎn)生良好的協(xié)同作用,是一項重要的研究課題。另一方面,無機納米雜化填料往往需要進行有機改性,才能在橡膠復(fù)合材料中充分發(fā)揮有效作用,這是研究和應(yīng)用雜化填料的關(guān)鍵。本文制備了一種新型納米雜化材料HNTs-g-Silica,并將其作為載體,分別以橡膠防老劑中間體(RT)與促進劑(M)作為新的界面改性劑,合成了兩種新型橡膠助劑。這既能更好地發(fā)揮橡膠助劑的作用,同時能顯著改善雜化填料在橡膠基體中的分散性,提高其與橡膠的界面結(jié)合,并能有效解決傳統(tǒng)小分子橡膠助劑易遷移、揮發(fā)所造成的環(huán)境污染。因此,制備新型納米雜化填料與環(huán)保多功能負(fù)載型橡膠助劑,為高性能橡膠復(fù)合材料應(yīng)用提供新的理論依據(jù)與研究途徑。首先采用溶膠凝膠法,在埃洛石納米管(HNTs)表面原位生成了均勻分布的二氧化硅納米粒子,制備了一種新型納米雜化材料(HNTs-g-Silica)。再將HNTs、HNTs和Silica共混物(HNTs/Silica)和HNTs-g-Silcia三種填料分別添加到丁苯橡膠(SBR)基體中,研究了它們對SBR復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明,由于HNTs-g-Silica表面粗糙,使其在橡膠基體中的分散比加入HNTs或HNTs/Silica更均勻。另外,HNTs-g-Silica比表面積大,其表面能纏結(jié)更多的橡膠分子鏈,增強了填料與橡膠之間的界面結(jié)合力,對SBR復(fù)合材料有較好的補強效果,同時有效降低了SBR復(fù)合材料的滾動阻力,提高了其抗?jié)窕?表明SBR/HNTs-g-Silica復(fù)合材料具有良好的動態(tài)力學(xué)性能。為了進一步改善HNTs-g-Silica(HS)與橡膠之間的界面結(jié)合,以防老劑中間體4一氨基二苯胺(RT)為界面改性劑,將其通過共價鍵的形式結(jié)合在HS表面上,合成了一種新型多功能負(fù)載型防老劑(HS-s-RT),并將其應(yīng)用到SBR復(fù)合材料中。研究發(fā)現(xiàn),RT有效改善了HS與SBR的相容性,增強了SBR與HS-s-RT之間的界面結(jié)合作用,形成了較強的橡膠與填料的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。與未改性雜化填料填充的橡膠復(fù)合材料(SBR/HS)相比,SBR/HS-s-RT的拉伸強度有一定的提高,100%、300%的定伸應(yīng)力也顯著增加,滾動阻力明顯降低。同時,RT通過共價鍵接枝在HS表面后,其耐溶劑和耐遷移能力顯著增強,使SBR/HS-s-RT復(fù)合材料具有較好的熱氧穩(wěn)定性。同時以促進劑2-巰醇基苯并噻唑(M)作為另一種界面改性劑,將M通過共價鍵的形式結(jié)合在HNTs-g-Silica(HS)表面上,合成一種新型多功能負(fù)載型硫化促進劑(HS-s-M),并應(yīng)用到SBR復(fù)合材料中。研究表明,與添加未改性HS的SBR混煉膠相比,添加HS-s-M的混煉膠的Payne效應(yīng)顯著降低,從而減弱填料之間的相互作用力,進一步改善混煉膠的加工性能;同時又能增強填料與橡膠的界面結(jié)合,降低SBR/HS-s-M的硫化活化能,提高SBR/HS-s-M復(fù)合材料的交聯(lián)密度,對SBR復(fù)合材料產(chǎn)生較好的補強效果。因此,SBR/HS-s-M復(fù)合材料具有較好的硫化性能與機械性能。
【圖文】：

圖 1-1 埃洛石納米管的掃描與透射電鏡圖Fig. 1-1 SEM and TEM micrograph of HNTsAl2Si2O5(OH)4·nH2O。通常，HNTs 具有 10-15 個硅鋁酸鹽層，圖 1-3 給出了埃洛石結(jié)構(gòu)的三種不同視圖（a-a，a-b 和 a-c）[22]。層間單分子水分子的存在會有 0.1nm 的本距離（n = 2），在脫水后，基本距離變?yōu)?0.07nm（n = 0）。根據(jù)萃取和純化過程的同，一般 HNTs 管外徑約為 40-60nm，，內(nèi)徑為 10-15nm，長度為 500-1500nm。純 H的顏色通常是白色的，由于雜質(zhì)的存在，HNTs 的顏色將轉(zhuǎn)變成淡黃色或棕色。這種色的變化取決于雜質(zhì)的類型和含量（如浸漬礦物質(zhì)的 Fe3+，Ti4+和 Cr3+）。

圖 1-1 埃洛石納米管的掃描與透射電鏡圖Fig. 1-1 SEM and TEM micrograph of HNTs)4·nH2O。通常，HNTs 具有 10-15 個硅鋁酸鹽層，圖 1-3 給出了不同視圖（a-a，a-b 和 a-c）[22]。層間單分子水分子的存在會有 2），在脫水后，基本距離變?yōu)?0.07nm（n = 0）。根據(jù)萃取和純NTs 管外徑約為 40-60nm，內(nèi)徑為 10-15nm，長度為 500-1500n是白色的，由于雜質(zhì)的存在，HNTs 的顏色將轉(zhuǎn)變成淡黃色或棕決于雜質(zhì)的類型和含量（如浸漬礦物質(zhì)的 Fe3+，Ti4+和 Cr3+）。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB332

【參考文獻(xiàn)】

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1 李龍飛;擺音娜;雷鳴;劉力;;橡膠硫化促進劑的研究進展[J];化學(xué)進展;2015年10期

2 王京通;張新軍;;橡膠助劑在合成橡膠中的應(yīng)用概況[J];橡膠科技;2015年03期

3 馮文江;賈德民;郭寶春;;橡膠納米復(fù)合材料的一些新進展[J];高分子通報;2014年05期

4 田國鵬;;白炭黑及其在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用研究進展[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;2014年04期

5 齊琳;梁誠;;橡膠助劑技術(shù)進展[J];橡膠科技;2013年10期

6 張中杰;盧昶雨;;埃洛石納米管的改性及其在水處理中的應(yīng)用[J];應(yīng)用化工;2013年02期

7 賈寧寧;高延敏;周超;宋東坡;;工藝因素對溶膠-凝膠法制備SiO_2微球粒徑的影響[J];武漢科技大學(xué)學(xué)報;2013年01期

8 吳曉;段詠欣;張建明;王飛;屈軍偉;;“綠色”橡膠助劑的研究進展[J];合成橡膠工業(yè);2012年06期

9 李延潔;周竹發(fā);王春蓉;馮杰;田冉冉;戴小春;李勇;;納米白炭黑的復(fù)合改性及性能表征[J];化工學(xué)報;2010年03期

10 宋陽;葉欣;張立群;程志林;;丁苯橡膠/納米硅鋁管復(fù)合材料的制備工藝與性能[J];特種橡膠制品;2009年06期

本文編號：2687820