【摘要】：炭黑(Carbon black,CB)一直占據(jù)著橡膠填料消耗量的首位并達到橡膠總消耗量的一半。眾所周知石化資源將在不久的將來趨于枯竭,因此急需找到一種能夠替代CB補強橡膠的填料。纖維素的年產(chǎn)量可達到10~(11)t,自納米微晶纖維素(Nanocrystalline cellulose,NCC)被發(fā)現(xiàn)以來,其高模量,高比表面積,可降解性以及良好的生物相容性已吸引了一大批科學(xué)家的研究,對其作用于橡膠的補強機理研究表明,由于NCC表面具有很強的化學(xué)極性,它與弱極性的橡膠相容性較差,從而導(dǎo)致批量化使用NCC來補強橡膠的工業(yè)化進程發(fā)展緩慢。硅烷偶聯(lián)劑是一類已在工業(yè)生產(chǎn)中體現(xiàn)出巨大經(jīng)濟價值的助劑,選用合適的偶聯(lián)劑,其含硅一側(cè)的基團可以與填料發(fā)生相互作用,另一端鏈含有的可與基體相容或是反應(yīng)的基團使其可作為填料與基體之間的橋梁,進而促進填料在基體中的分散。3-辛�；虼�-1-丙基三乙氧基硅烷(NXT)是為解決白炭黑表面因存在大量硅羥基而團聚現(xiàn)象嚴(yán)重開發(fā)的橡膠用硅烷偶聯(lián)劑。鑒于纖維素和白炭黑一樣表面存在大量的可反應(yīng)性羥基基團,因此本文選用NXT硅烷偶聯(lián)劑來接枝NCC。本論文以漂白桉木漿紙為原料,通過改進的過硫酸銨,雙氧水兩步氧化法制備得到NCC,爾后將NCC部分取代CB制備得到天然橡膠(Natural rubber,NR)/CB/NCC復(fù)合材料。通過與純CB補強橡膠體系進行對比以探究NCC與CB協(xié)同補強機理以及NCC取代CB的可能性。實驗結(jié)果表明加入NCC后混煉膠的加工性能得到改善,同時膠料的正硫化時間也有所縮短,有利于降低工業(yè)生產(chǎn)時的能耗,隨著NCC含量的增加體系的佩恩效應(yīng)也逐漸減弱,壓縮疲勞溫生逐漸降低,復(fù)合材料的撕裂強度,拉伸強度在5phr NCC時仍能得到保持,爾后隨著份數(shù)的增加各項力學(xué)性能開始明顯下降。通過水解NXT硅烷偶聯(lián)劑后混入NCC懸浮液使兩相上的羥基反應(yīng)制備得改性納米微晶纖維素(XNCC),并替換NCC制備得到NR/CB/XNCC復(fù)合材料。通過與制得的NCC對比發(fā)現(xiàn)XNCC表面Zeta電位增加,通過與NR/CB/NCC體系對比表明隨著NCC被XNCC取代混煉膠的加工性能進一步得到改善,硫化時間進一步縮短,同時體系的佩恩效應(yīng)也進一步減弱,材料的各項力學(xué)性能在10phr時達到最佳,通過DMA測試表明NR/CB/XNCC體系能在保持優(yōu)異的抗?jié)窕阅艿耐瑫r大幅降低滾動阻力。
【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】：2019
【分類號】：TB332;TQ352.79
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文21.2 纖維素的結(jié)構(gòu)分析纖維素是由環(huán)型葡萄糖分子組成的具有扁平帶狀結(jié)構(gòu)的線性鏈。其重復(fù)單元（如圖1-1 a）由兩個脫水葡萄糖通過 β-1,4 糖苷鍵連接，聚合度從幾千到幾萬不等。由羥基與相鄰葡萄糖分子上的氧組成的鏈內(nèi)氫鍵使整個分子趨于穩(wěn)定并保證了纖維素的線性構(gòu)造。在生物合成期間，范德瓦爾斯力和纖維素分子間氫鍵的作用促進了纖維素的多重平行堆積形成原纖維并在此基礎(chǔ)上進一步聚集形成更大的微纖維結(jié)構(gòu)（直徑 5-50 納米，長度為幾個微米）。鏈內(nèi)和鏈間氫鍵網(wǎng)絡(luò)使纖維素成為一種相對穩(wěn)定的聚合物并保證了纖維素原纖維沿著軸向的高強度。在這些纖維素原纖維內(nèi)有一些區(qū)域纖維素鏈排列呈高度有序狀態(tài)形成結(jié)晶區(qū)域，同時無序區(qū)域形成非結(jié)晶區(qū)域（如圖 1-1 b）。圖 1-1 (a)單個纖維素鏈重復(fù)單元示意圖 (b)理想化纖維素微纖維示意圖Fig1-1. (a) single cellulose chain repeat unit (b) idealized cellulose microfibril[15]結(jié)晶纖維素有多種多晶型物（I，II，III，IV）。其中纖維素 I 具有最高的軸向彈性模量[16]。它處于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)并可以轉(zhuǎn)化為纖維素 II 或 III[17]。纖維素 II 表現(xiàn)出最好的穩(wěn)定性，具有單斜結(jié)構(gòu)，并已被用于制作玻璃紙，人造絲和天絲[1]。纖維素 III 可以由纖維素 I 或 II 通過液氨處理來獲得，熱處理纖維素 III 可獲得纖維素 IV。纖維素 I 有兩種結(jié)晶狀態(tài)

第一章 緒論量用作第三個接觸點的 AFM 尖端施加的力和纖維素彎曲位移。共測試了 32 個 NCC。測量的 NCC 的彈性模量在 EA=151±29GPa 之間。Sturcova'al[58]等人使用環(huán)氧樹脂浸漬薄的 NCC 膜然后使復(fù)合材料經(jīng)受拉伸載荷來測試 NCC 的力學(xué)性能，用纖維素 I 的特征拉曼光譜峰（1095cm-1）監(jiān)測沿軸向的應(yīng)變，測得的 EA= 143 GPa。

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6 許先鋒;江蘇國泰：外貿(mào)、化工行業(yè)的雙料冠軍[N];證券時報;2006年

7 廣發(fā)證券 董力偉邋歐亞菲;江蘇國泰 立足外貿(mào) 進軍新能源[N];證券時報;2008年

8 本報記者　 裴s

本文編號：2732652