【摘要】：納米填充橡膠復(fù)合材料因其良好的力學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用。通常來說,納米填充橡膠復(fù)合材料一般采用硫磺或過氧化物等作為交聯(lián)劑,所形成的不可逆交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)材料的重塑與再加工,造成極大的資源浪費和環(huán)境污染,制約著橡膠復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用。針對上述問題,本論文提出在橡膠與納米顆粒之間構(gòu)筑可交換界面,進而制備力學(xué)性能優(yōu)異且具有可再加工性能的納米填充橡膠復(fù)合材料。主要內(nèi)容如下:(1)通過重氮化反應(yīng)對炭黑表面進行羧基接枝改性,將改性炭黑(g-CB)作為環(huán)氧化天然橡膠(ENR)交聯(lián)劑,制備ENR/g-CB復(fù)合材料。結(jié)果表明,復(fù)合材料體系中,g-CB同時充當(dāng)交聯(lián)劑和補強劑的作用,其表面接枝的羧基可與ENR基體的環(huán)氧基團形成β-羥基酯界面,賦予橡膠復(fù)合材料優(yōu)異的力學(xué)性能。在常溫下,復(fù)合材料的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被凍結(jié),因而具有良好的回彈性。而在高溫作用下,復(fù)合材料中界面β-羥基酯可通過交換反應(yīng)實現(xiàn)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渲嘏藕蛻?yīng)力的完全松弛,賦予材料良好的可鍛性和再加工性能。其中,添加20 phr g-CB的再加工試樣,其拉伸強度和斷裂伸長率恢復(fù)率分別高達83%和100%。(2)通過重氮化反應(yīng)對多壁碳納米管(MWCNTs)進行表面改性,得到羧基接枝的g-MWCNTs。隨后將其與ENR復(fù)合,g-MWCNTs表面羧基與ENR環(huán)氧基團反應(yīng)形成界面β-羥基酯交聯(lián)鍵,制備ENR/g-MWCNTs復(fù)合材料。研究表明,β-羥基酯可交換界面的構(gòu)筑改善了g-MWCNTs在ENR中的分散性,進而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能,其中,添加20 phr g-MWCNTs的EC20試樣100%定伸模量達到11.4 MPa,相比較未改性對比樣ECB20(100%定伸模量僅為7.1 MPa),提高了50%。此外,利用界面β-羥基酯鍵的可交換特性,復(fù)合材料的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在高溫下可實現(xiàn)重排,因而具有可塑性和再加工能力。其中,添加20 phr g-MWCNTs的再加工EC20試樣100%定伸模量、拉伸強度和斷裂伸長率恢復(fù)率分別高達94%、74%和67%,明顯優(yōu)于未改性對比樣ECB20(100%定伸模量、拉伸強度和斷裂伸長率恢復(fù)率分別僅為60%、36%和56%),說明β-羥基酯可交換界面的構(gòu)筑可有效改善復(fù)合材料的再加工性能。值得注意的是,由于再加工過程中,復(fù)合材料界面交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的重排能進一步促進g-MWCNTs的解纏和分散。因此,經(jīng)多次再加工的復(fù)合材料樣品的力學(xué)性能回復(fù)率提高。
【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】：TQ332;TB332
【圖文】：

圖 1-6 三唑離子的烷基轉(zhuǎn)移機理[55]Figure 1-6 Transalkylation of triazolium salts[55].mers 材料設(shè)計的過程中，由于某些干擾因素的存在（副反應(yīng)和備出的材料只具備理想型 vitrimers 的部分特征，因而也被叫做 Leibler 的環(huán)氧/二酸體系類似，Williams 等[56]以環(huán)氧大豆油和化劑的添加下，得到具有自愈合功能的彈性體材料，但由于加鍵的形成，該彈性體不能實現(xiàn)應(yīng)力的完全松弛。McCarthy 等[5硅醇或硅氧烷醇化物，得到具有自愈合功能的聚二甲硅PDMS 可通過硅氧烷與硅醇之間的交換反應(yīng)進行網(wǎng)絡(luò)重排，催化劑的量進行調(diào)節(jié)。但 PDMS 的穩(wěn)定性很差，在水和熱的研究發(fā)現(xiàn)加入硅烷化四甲基銨鹽可以降低 PDMS 的分解[59]。烯在二代 Grubbs 置換催化劑釕（Ru）的作用下可通過二烯烴

圖 1-9 SiO2-SBR vitrimers 的（a）重塑形和（b）再加工照片[82]e 1-9 (a) Image presentation of malleability and elasticity for SiO2-SBR vitrimRecycling of SiO2-SBR vitrimers by hot press[82].述研究表明，填料-基體動態(tài)可交換界面的構(gòu)筑，不僅促進了填料的分散性能，同時保持了 vitrimers 的再加工性，為制備力學(xué)性能優(yōu)異且可循環(huán)充復(fù)合材料提供了思路。米填料的表面改性述提到，填料的分散性和填料與橡膠基體間的相互作用是決定橡膠納米個主要因素，而對填料進行接枝改性可以同時提高其分散性及界面相互要通過重氮接枝技術(shù)對填料進行羧酸接枝改性。重氮化-偶合反應(yīng)

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 唐征海;郭寶春;張立群;賈德民;;石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料[J];高分子學(xué)報;2014年07期

本文編號：2723701