本文關(guān)鍵詞：MoS_2納米片改善橡膠復(fù)合材料分散及性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：繼石墨烯發(fā)現(xiàn)后,類石墨烯結(jié)構(gòu)的二硫化鉬迅速獲得了研究者們的廣泛關(guān)注。二硫化鉬是“三明治夾心”結(jié)構(gòu)的二維層狀化合物,憑借其獨(dú)特的化學(xué)、物理性能成為電池、催化劑、光電子器件、復(fù)合材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本學(xué)位論文以二硫化鉬為原料,采用丁基鋰插層法制備單片層二硫化鉬(Mo S2)水分散體,通過乳液共混法將其與膠乳復(fù)合,再將所得母煉膠與白炭黑(炭黑)進(jìn)行混煉,以期能以少量Mo S2的加入顯著改善白炭黑(炭黑)在橡膠基體中的分散,從而提高橡膠復(fù)合材料的綜合性能。進(jìn)一步,我們將Mo S2水分散體與聚乙二醇復(fù)合、冷凍干燥,獲得的二硫化鉬/聚乙二醇復(fù)合物(Mo S2-PEG)能直接在開煉機(jī)上與填料進(jìn)行混煉,從而為這一方法的實(shí)際應(yīng)用提供可能。本論文的研究內(nèi)容包括以下三方面:(1)通過乳液共混法將Mo S2水分散體與天然橡膠膠乳(NR Latex)復(fù)合,然后在哈克中加入白炭黑及橡膠助劑,最后在開煉機(jī)上加入硫磺制得NR/Si O2/Mo S2復(fù)合材料(NR/Si O2=100/30)。研究發(fā)現(xiàn),少量Mo S2的加入即可顯著改善白炭黑在橡膠中的分散。當(dāng)加入3份Mo S2時,NR/Si O2/Mo S2復(fù)合材料的模量(M300)和拉伸強(qiáng)度為3.37 MPa和30.31 MPa,分別提高了70%和60%;動態(tài)壓縮生熱降低了17℃。根據(jù)動態(tài)光散射測試和粘結(jié)能變化(ΔW)與填料表面能的關(guān)系,Mo S2與白炭黑之間的靜電排斥作用、表面能差異以及異質(zhì)填料間的隔離作用是Mo S2顯著改善白炭黑分散的原因。(2)采用乳液共混法將Mo S2水分散體與丁苯橡膠膠乳(SBR Latex)復(fù)合,再通過直接開煉法與炭黑混煉制備SBR/CB/Mo S2復(fù)合材料(總填料份數(shù)為50 phr)。研究表明,部分取代炭黑的Mo S2其邊緣活性點(diǎn)能與炭黑反應(yīng)生成碳化物,降低炭黑的石墨微晶尺寸,增加炭黑的無序程度,促進(jìn)和穩(wěn)定填料的三維網(wǎng)絡(luò),從而大幅度提高復(fù)合材料的靜態(tài)力學(xué)性能和動態(tài)力學(xué)性能。炭黑取代量為3份時,SBR/CB/Mo S2復(fù)合材料的模量(M300)和拉伸強(qiáng)度為20.9 MPa和28.8 MPa,分別提高了50%和25%;炭黑取代量為2份時,SBR/CB/Mo S2復(fù)合材料在60℃下的損耗因子降低了17%(RPA法,5%應(yīng)變),Akron體積磨耗降低了90%;炭黑取代量為1份時,SBR/CB/Mo S2復(fù)合材料的壓縮生熱降低了10℃。(3)利用聚乙二醇易溶于水的特點(diǎn),將其與Mo S2水分散體復(fù)合、冷凍干燥獲得Mo S2-PEG。得益于聚乙二醇的插層阻隔作用,掃描電鏡和XRD測試均表明Mo S2在復(fù)合物中保持單片層狀態(tài)。隨后將Mo S2-PEG運(yùn)用于胎面膠配方,在開煉過程中直接與橡膠混煉制備橡膠復(fù)合材料。研究表明,Mo S2-PEG部分取代炭黑能在保持橡膠復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能的情況下,顯著提高橡膠復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能。當(dāng)炭黑的取代量為2份時,橡膠復(fù)合材料的各項(xiàng)動態(tài)力學(xué)性能最優(yōu)。此時,橡膠復(fù)合材料在60℃下的損耗因子降低了8%(RPA法,5%應(yīng)變);動態(tài)壓縮生熱降低了18%;阿克隆磨耗降低了26%。如此優(yōu)異的性能提高得益于Mo S2-PEG對填料分散的有效改善。這一方法為胎面橡膠動態(tài)性能的改善提供了一種嶄新的思路。
【關(guān)鍵詞】：橡膠 二硫化鉬 填料 分散 動態(tài)性能
【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】：2015
【分類號】：TQ332
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 引言13
• 1.2 橡膠補(bǔ)強(qiáng)概述13-14
• 1.3 填料分散研究進(jìn)展14-16
• 1.3.1 填料改性14
• 1.3.2 填料并用14-16
• 1.4 二硫化鉬的結(jié)構(gòu)及其特性16-25
• 1.4.1 二硫化鉬的結(jié)構(gòu)16-17
• 1.4.2 二硫化鉬的晶體缺陷17-19
• 1.4.3 二硫化鉬的優(yōu)異性能19-22
• 1.4.3.1 力學(xué)性能19-20
• 1.4.3.2 光物理性質(zhì)20-21
• 1.4.3.3 潤滑特性21-22
• 1.4.4 二硫化鉬的制備方法22-25
• 1.4.4.1 機(jī)械剝離法22
• 1.4.4.2 插層剝離法22-23
• 1.4.4.3 溶劑超聲剝離法23
• 1.4.4.4 激光減薄法23-24
• 1.4.4.5 化學(xué)氣相沉積法24-25
• 1.5 二硫化鉬/聚合物復(fù)合材料的性能研究25-26
• 1.5.1 復(fù)合材料的機(jī)械性能25-26
• 1.5.2 復(fù)合材料的電化學(xué)性能26
• 1.5.3 復(fù)合材料的耐磨性能26
• 1.5.4 復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性26
• 1.6 本論文研究的主要內(nèi)容、目的及創(chuàng)新之處26-28
• 1.6.1 本研究的目的與意義26-27
• 1.6.2 本研究的主要內(nèi)容27
• 1.6.3 本研究的主要創(chuàng)新之處27-28
• 第二章 二硫化鉬對白炭黑分散及復(fù)合材料的影響28-44
• 2.1 引言28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-32
• 2.2.1 原料28
• 2.2.2 單片層二硫化鉬制備28-29
• 2.2.3 基本配方29
• 2.2.4 模型化物及試樣制備29-30
• 2.2.4.1 模型化物制備29
• 2.2.4.2 試樣制備29-30
• 2.2.5 測試與表征30-32
• 2.2.5.1 透射電子顯微鏡（TEM）形貌分析30
• 2.2.5.2 橡膠加工性能分析30-31
• 2.2.5.3 硫化性能測試31
• 2.2.5.4 交聯(lián)密度測定31
• 2.2.5.5 復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能測試31-32
• 2.2.5.6 復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能測試32
• 2.2.5.7 復(fù)合材料壓縮疲勞溫升性能測試32
• 2.2.5.8 MoS_2/SiO_2模型化合物粒徑測試32
• 2.3 結(jié)果與討論32-43
• 2.3.1 二硫化鉬對白炭黑分散的影響32-34
• 2.3.2 二硫化鉬對天然橡膠/白炭黑復(fù)合材料硫化特性的影響34-35
• 2.3.3 二硫化鉬對天然橡膠/白炭黑復(fù)合材料交聯(lián)密度的影響35-36
• 2.3.4 二硫化鉬對天然橡膠/白炭黑復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能的影響36-37
• 2.3.5 二硫化鉬對天然橡膠/白炭黑復(fù)合材料應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶行為影響37-38
• 2.3.6 二硫化鉬對天然橡膠/白炭黑復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能的影響38-40
• 2.3.7 二硫化鉬對天然橡膠/白炭黑復(fù)合材料壓縮疲勞溫升性能影響40-41
• 2.3.8 二硫化鉬促進(jìn)白炭黑分散的機(jī)理41-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 第三章 二硫化鉬部分取代炭黑對填料分散及復(fù)合材料性能的影響44-60
• 3.1 引言44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分44-47
• 3.2.1 原料44
• 3.2.2 單片層二硫化鉬制備44
• 3.2.3 基本配方44-45
• 3.2.4 模型化物及試樣制備45-46
• 3.2.4.1 模型化物制備45
• 3.2.4.2 試樣制備45-46
• 3.2.5 測試與表征46-47
• 3.2.5.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）形貌分析46
• 3.2.5.2 透射電子顯微鏡（TEM）形貌分析46
• 3.2.5.3 橡膠加工性能分析46
• 3.2.5.4 硫化性能測試46
• 3.2.5.5 復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能測試46
• 3.2.5.7 復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能測試46
• 3.2.5.8 復(fù)合材料壓縮疲勞溫升性能測試46
• 3.2.5.9 復(fù)合材料Akron磨耗能測試46
• 3.2.5.10 X射線光電子能譜（XPS）測試46-47
• 3.2.5.11 拉曼光譜（Raman）測試47
• 3.3 結(jié)果與討論47-58
• 3.3.1 二硫化鉬對炭黑分散的影響47-51
• 3.3.2 二硫化鉬對丁苯/炭黑復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能的影響51-52
• 3.3.3 二硫化鉬對丁苯/炭黑復(fù)合材料損耗因子的影響52-54
• 3.3.4 二硫化鉬對丁苯/炭黑復(fù)合材料動態(tài)性能的影響54-55
• 3.3.5 二硫化鉬對丁苯/炭黑復(fù)合材料耐磨性的影響55
• 3.3.6 二硫化鉬促進(jìn)炭黑分散的機(jī)理55-58
• 3.4 本章小結(jié)58-60
• 第四章 MoS_2-PEG的制備及其對橡膠復(fù)合材料的性能影響研究60-77
• 4.1 引言60-61
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分61-63
• 4.2.1 原料61
• 4.2.2 單片層二硫化鉬制備61
• 4.2.3 MoS_2-PEG制備61
• 4.2.4 基本配方61
• 4.2.5 MoS_2-PEG及試樣制備61-62
• 4.2.5.1 MoS_2-PEG制備61-62
• 4.2.5.2 試樣制備62
• 4.2.6 測試與表征62-63
• 4.2.6.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）形貌分析62-63
• 4.2.6.2 橡膠加工性能分析63
• 4.2.6.3 硫化性能測試63
• 4.2.6.4 復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能測試63
• 4.2.6.5 復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能測試63
• 4.2.6.6 復(fù)合材料壓縮疲勞溫升性能測試63
• 4.2.6.7 復(fù)合材料Akron磨耗能測試63
• 4.2.6.8 X射線衍射（XRD）測試63
• 4.3 結(jié)果與討論63-75
• 4.3.1 MoS_2-PEG的表征63-65
• 4.3.2 MoS_2-PEG的加入對復(fù)合材料中填料分散的影響65-69
• 4.3.3 復(fù)合材料的硫化特性69-70
• 4.3.4 復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能70-72
• 4.3.5 復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能72-75
• 4.4 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果88-89
• 致謝89-90
• 附件90

【參考文獻(xiàn)】

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1 王廷梅,邵鑫,王齊華,劉維民;聚酰亞胺/二硫化鉬插層復(fù)合材料的制備及其摩擦磨損性能研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2005年04期

2 劉麗;賈志欣;郭寶春;劉明賢;杜明亮;賈德民;;埃洛石納米管/白炭黑并用補(bǔ)強(qiáng)NR的研究[J];橡膠工業(yè);2008年03期

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1 張濤;橡膠/MoS_2復(fù)合材料的新型制備技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];中北大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：MoS_2納米片改善橡膠復(fù)合材料分散及性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：479469