本文關(guān)鍵詞：新型功能化石墨烯的制備及其在橡膠中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：天然橡膠是當(dāng)代高技術(shù)新材料的重要組成部分，在汽車(chē)工業(yè)、電子信息、生物技術(shù)、航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。高性能橡膠納米復(fù)合材料一直是重要的研究方向。從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，制備具有較高力學(xué)強(qiáng)度及具有一定導(dǎo)熱性能納米復(fù)合材料，是本研究的目的，這將有利于拓寬橡膠納米復(fù)合材料的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)高性能橡膠復(fù)合材料的制備和應(yīng)用具有一定的理論和實(shí)踐意義。 本文首先采用機(jī)械球磨、液相剝離和化學(xué)沉淀法合成了一種新型的功能化石墨烯—甲基丙烯酸鋅功能化石墨烯(ZDMA-GE)。結(jié)果表明，石墨烯懸浮液有很好的分散穩(wěn)定性，符合Lambert-Beer定律；為結(jié)構(gòu)較為完整的單層和少數(shù)層石墨烯。采用TG、XRD、Raman、XPS和SEM等測(cè)試技術(shù)對(duì)化學(xué)沉淀法合成的ZDMA-GE進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，ZDMA-GE具有很好的熱穩(wěn)定性，在550℃下完全失重率不超過(guò)5%； ZDMA插層進(jìn)入石墨烯層間,并與石墨烯間存在相互作用。層間的ZDMA基本處于無(wú)定型態(tài)，同時(shí)GE的表面缺陷較少和結(jié)構(gòu)破壞程度較低，為后續(xù)在橡膠中的應(yīng)用奠定了有利條件。 采用機(jī)械混煉法制備了甲基丙烯酸鋅功能化石墨烯/天然橡膠復(fù)合材料(ZDMA-GE/NR)，并對(duì)復(fù)合材料的硫化性能、力學(xué)性能、老化性能、熱性能、壓縮疲勞性能、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能進(jìn)行了研究。ZDMA-GE用量的增大適當(dāng)?shù)奶岣吡四z料的焦燒時(shí)間T10和正硫化時(shí)間T90。ZDMA-GE能夠顯著提高ZDMA-GE復(fù)合材料的力學(xué)性能，當(dāng)ZDMA-GE用量為15phr時(shí),拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和300%定伸應(yīng)力分別提高了33%,42%和174%。這是由于體系中形成大量的共價(jià)鍵和離子鍵，石墨烯在橡膠基體中的良好分散及其石墨烯與橡膠基體之間較強(qiáng)的界面作用。此外，ZDMA-GE的加入能夠明顯地提高NR復(fù)合材料的耐熱穩(wěn)定性和耐老化性能，石墨烯(GE)的片層結(jié)構(gòu)對(duì)外界熱量向內(nèi)部傳遞起到了一定的阻隔作用。導(dǎo)熱導(dǎo)電、壓縮疲勞生熱測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)ZDMA-GE用量達(dá)到一定用量時(shí)，促進(jìn)形成較為完整的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈和傳熱通路及導(dǎo)電通路，有效提高了復(fù)合材料的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。與純天然橡膠相比，填加了35phr的ZDMA-GE的復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)提高了約29％，當(dāng)ZDMA-GE用量達(dá)到40phr時(shí)，復(fù)合材料的電阻率下降了3個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，，這種較為完善的填料網(wǎng)絡(luò)和導(dǎo)熱通路，可以將內(nèi)部積累的熱量運(yùn)輸至材料表面，降低了內(nèi)部溫升，從而改善了ZDMA-GE/NR復(fù)合材料的壓縮疲勞性能。 利用透射電鏡(TEM)對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，GE能均勻分散在NR基體中，同時(shí)，GE表面分散著納米級(jí)別的P-ZDMA聚集體，這些聚集體將作為“橋”，一端與石墨烯存在比較強(qiáng)的相互作用，同時(shí)另一端發(fā)生聚合反應(yīng)，與橡膠基體形成復(fù)雜的離子鍵和共價(jià)鍵的相互作用，這對(duì)提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、老化性能、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能等發(fā)揮著重要的作用。
【關(guān)鍵詞】：天然橡膠 石墨烯 功能化 納米復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TQ332
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 橡膠納米復(fù)合材料的生熱與導(dǎo)熱11-18
• 1.1.1 橡膠納米復(fù)合材料的生熱11-13
• 1.1.2 橡膠納米復(fù)合材料的導(dǎo)熱13-18
• 1.2 石墨烯18-21
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)18-19
• 1.2.2 石墨烯的合成19-20
• 1.2.3 石墨烯的性能與應(yīng)用20-21
• 1.3 橡膠/石墨烯納米復(fù)合材料的制備21-22
• 1.3.1 直接共混法21
• 1.3.2 溶液混合法21-22
• 1.3.3 乳液混合法22
• 1.4 不飽和羧酸金屬鹽在橡膠中的應(yīng)用22-26
• 1.4.1 不飽和羧酸金屬鹽的研究進(jìn)展23-24
• 1.4.2 不飽和羧酸金屬鹽補(bǔ)強(qiáng)橡膠的機(jī)理24-26
• 1.5 本課題研究的目的、意義和內(nèi)容26-28
• 1.5.1 本課題研究的目的、意義26
• 1.5.2 本課題研究的主要內(nèi)容26-27
• 1.5.3 本論文的特點(diǎn)及創(chuàng)新之處27-28
• 第二章 甲基丙烯酸鋅功能化石墨烯(ZDMA-GE)的制備與表征28-50
• 引言28-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分29-32
• 2.1.1 原料和試劑29
• 2.1.2 主要設(shè)備及儀器29-30
• 2.1.3 樣品制備30-31
• 2.1.4 測(cè)試表征31-32
• 2.2 結(jié)果與討論32-49
• 2.2.1 機(jī)械球磨法制備納米石墨片32-36
• 2.2.2 液相剝離法制備少數(shù)層石墨烯36-40
• 2.2.3 化學(xué)沉淀法合成ZDMA-GE40-49
• 2.3 本章小結(jié)49-50
• 第三章 ZDMA-GE/NR復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究50-81
• 引言50
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分50-54
• 3.1.1 原材料50-51
• 3.1.2 復(fù)合材料的配方及制備51
• 3.1.3 測(cè)試表征51-54
• 3.2 結(jié)果與討論54-80
• 3.2.1 硫化體系對(duì)ZDMA-GE/NR復(fù)合材料性能的影響54-60
• 3.2.2 ZDMA-GE/NR混煉膠的加工性能分析60-62
• 3.2.3 ZDMA-GE/NR復(fù)合材料的硫化性能62-63
• 3.2.4 ZDMA-GE/NR復(fù)合材料的力學(xué)性能63-65
• 3.2.5 ZDMA-GE/NR 復(fù)合材料的耐老化性能65-66
• 3.2.6 ZDMA-GE/NR 復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)壓縮性能66-68
• 3.2.7 ZDMA-GE/NR 復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能68-70
• 3.2.8 ZDMA-GE/NR 復(fù)合材料的熱分解行為70-72
• 3.2.9 ZDMA-GE/NR 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)72-77
• 3.2.10 ZDMA-GE/NR 復(fù)合材料的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能77-80
• 3.3 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-82
• 參考文獻(xiàn)82-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果93-94
• 致謝94-95
• 附件95

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 顏景平,黨根茂;行星式球磨機(jī)的超細(xì)粉碎機(jī)理探討[J];電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備;1990年02期

2 陳建,王惠玲;聲化學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展綜述[J];淮北煤師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1997年04期

3 黃安民;王小萍;賈德民;;甲基丙烯酸鎂增強(qiáng)氫化丁腈橡膠的結(jié)構(gòu)與形態(tài)和性能[J];高分子學(xué)報(bào);2007年12期

4 儲(chǔ)九榮,張曉輝,徐傳驤;導(dǎo)熱高分子材料的研究與應(yīng)用[J];高分子材料科學(xué)與工程;2000年04期

5 杜林虎,陳大明,潘偉,陳健;超聲波對(duì)鱗片狀石墨的粉碎作用及結(jié)構(gòu)影響[J];硅酸鹽通報(bào);2000年04期

6 陳朝暉,王迪珍,羅東山,鄭日土;NBR/Zn(MAA)_2合金性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J];合成橡膠工業(yè);2000年02期

7 袁新恒,彭宗林,張勇,張祥福,張隱西;不飽和羧酸鋅鹽對(duì)NBR的增強(qiáng)[J];合成橡膠工業(yè);2000年03期

8 尹德薈,張勇,張隱西,彭宗林;原位生成甲基丙烯酸鎂對(duì)過(guò)氧化物硫化丁苯橡膠的增強(qiáng)[J];合成橡膠工業(yè);2002年02期

9 杜茂平;魏伯榮;閆剛;楊海濤;肖琰;;填充型導(dǎo)熱橡膠研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀[J];合成橡膠工業(yè);2007年01期

10 羅東山,周篷,范洪,王迪珍;N,N′-間苯基雙馬來(lái)酰亞胺對(duì)EPDM交聯(lián)及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的影響[J];合成橡膠工業(yè);1997年06期

  本文關(guān)鍵詞：新型功能化石墨烯的制備及其在橡膠中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：283477