碳納米管是最有發(fā)展前景的碳材料之一,同時也是天然橡膠的重要補強填料,但其易在基體中發(fā)生團聚,是阻礙推廣的一個重要原因。相比于傳統(tǒng)干法混煉,濕法混煉作為一種新興的橡膠混煉方法以其節(jié)能環(huán)保而被廣泛研究。本文旨在通過濕法混煉工藝改善填料在天然橡膠中的分散性,進一步提高復(fù)合材料的綜合性能。首先,基于濕法混煉,以碳納米管和炭黑作為填料探究不同工藝對復(fù)合材料綜合性能的影響。結(jié)果表明,將兩種填料同時溶于天然膠乳中制備膠乳分散液絮凝后制得的復(fù)合材料（碳管炭黑母膠法）綜合性能優(yōu)于先將碳納米管溶于天然膠乳中后在開煉機中加入炭黑所制得的復(fù)合材料（碳管母膠法）綜合性能,SEM和RPA2000分析可知填料在前者工藝條件下具有較好的分散性,故確定其為后續(xù)研究的工藝制備方法。之后采用“碳管炭黑母膠法”工藝,對于填料配比不同對濕法混煉膠性能的影響進行研究,發(fā)現(xiàn)當炭黑/碳納米管的質(zhì)量份數(shù)比為35/6和30/8時對天然橡膠的補強效果較好,優(yōu)于40/4和25/10的兩種配比。相同填料配比下,濕法混煉膠比干法混煉膠具有更好的拉伸性能、撕裂性能和耐磨性能。接下來對物理研磨改性的碳納米管對濕法混煉膠性能的影響進行了研究。發(fā)現(xiàn)隨著... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

順式聚異戊二烯的結(jié)構(gòu)

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文3圖1-2反式聚異戊二烯的結(jié)構(gòu)Fig.1-2Thestructureoftrans-1,4-polyisoprene在向天然橡膠施加應(yīng)力的形變過程中，分子鏈將定向，分子排列將規(guī)格化，天然橡膠將在一定程度上結(jié)晶。這種變形結(jié)晶現(xiàn)象是天然橡膠主要為順式的構(gòu)型為主要原因?qū)е碌慕Y(jié)果，而其中含有的多肽蛋白與磷脂等非橡膠成分往往可以作為成核劑，對于誘變結(jié)晶起到促進作用。在外力去除后，天然橡膠的晶體結(jié)構(gòu)消失，而橡膠的彈性會因為晶體的消失而重新出現(xiàn)[18]。天然橡膠因其應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶而具有優(yōu)異的力學(xué)性能、高的抗裂紋擴展能力和動態(tài)疲勞性能。經(jīng)歷應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶后,其外力被晶體結(jié)構(gòu)的均勻分散這是天然橡膠較合成橡膠優(yōu)越的性能之一；它也是特種輪胎產(chǎn)品物理性能的基礎(chǔ)，所以必須以天然橡膠為主要基體材料。在天然橡膠當中，聚異戊二烯的含量最小為91%，最大為97%，其余成分為蛋白質(zhì)、脂肪酸、糖和灰分。天然橡膠按形狀可分為幾類:固體天然橡膠薄膜、粒狀橡膠和濃縮乳膠，在室溫下具有很高的彈性和可塑性，因此具有良好的抗撓性。同時其也是一類非極性聚合物，介電性能比較優(yōu)異，耐油性比較差，含有大量雙鍵，容易進行諸如取代和加成等的化學(xué)反應(yīng)。因此，易老化是其致命缺點，應(yīng)當選擇合適的抗氧化劑來對其進行保護[19]。1.3碳納米管簡述碳納米管在1991年被日本科學(xué)家飯島澄男（SumioIijima）先生最先發(fā)現(xiàn)，是一種由大量呈六邊形排列的碳原子所組成的石墨層相互卷曲、首尾相接而成的一維管狀材料，在一般情況下的長徑比可以達到1000/1。按照層數(shù)，可以將其分為單壁碳納米管(SWCNTs)和多壁碳納米管(MWCNTs)[20-21]。單壁碳納米管是由單層石墨薄片制成的空心圓柱體，通常自組裝成束。范德瓦爾斯力將納米管結(jié)合在一起，形成一個三角形的密集

碳納米管/天然橡膠濕法混煉膠制備工藝與性能的研究4外徑小于100nm。在電子顯微鏡下，碳納米管通常具有直線型或彈性彎曲結(jié)構(gòu)。許多共軛大π鍵高移位形成于碳納米管的表面上,所以可以結(jié)合許多官能團[22-23]。單壁碳納米管純度高，表面缺陷少，可以結(jié)合的化學(xué)基團很少，這是單壁碳納米管表現(xiàn)出化學(xué)惰性的原因;多壁碳納米管是通過單壁碳納米管管壁的不斷重疊和堆積而形成的，因此它具有許多表面缺陷，可以結(jié)合諸如羧基和羥基等等的許多官能團。正是由于其較為獨特的一維結(jié)構(gòu)和納米級別的尺寸，可以將其應(yīng)用到復(fù)合材料，儲能材料以及催化材料等多個領(lǐng)域當中[24-25]。圖1-3單壁碳納米管示意圖Fig1-3PicturesofSWCNTs圖1-4多壁碳納米管示意圖Fig1-4PicturesofMWCNTs如圖1-3和1-4所示，分別為單壁碳納米管的示意圖和多壁碳納米管的示意圖。碳納米管與聚合物具有相同的數(shù)量級，但是卻有著極高的高長徑比，故對于提高橡膠的耐磨性和抗撕裂性等性能而言比較有利。碳納米管主要由碳原子（C）組成，與聚合物的組成相似。在某種程度上，它們可以被看作是一種高分子材料。它們與聚合物具有相同的數(shù)量級，卻有著極

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]碳納米管/橡膠復(fù)合材料的性能研究[D]. 高江姍.青島科技大學(xué) 2017
[4]白炭黑的表面改性及其填充硅橡膠結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 呂曉茵.北京化工大學(xué) 2014
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