木質(zhì)素作為僅次于纖維素的第二大天然高分子材料,其應(yīng)用與開發(fā)吸引了研究者的廣泛興趣。論文針對堿木質(zhì)素在橡膠應(yīng)用過程中存在的工藝路線與環(huán)保問題,展開了系列研究。具體研究內(nèi)容如下:1、利用硫酸鋅、硫酸鋁、硫酸鎂/硫酸鋁混合物替代無機酸中和堿木質(zhì)素,并與鈣基蒙脫土濕法球磨制備了三種不同無機鹽修飾的堿木質(zhì)素-蒙脫土復(fù)合物:硫酸鋅修飾的堿木質(zhì)素-蒙脫土復(fù)合物(Zn-LM)、硫酸鋁修飾的堿木質(zhì)素-蒙脫土復(fù)合物(Al-LM)、鎂鋁復(fù)合鹽修飾的堿木質(zhì)素-蒙脫土復(fù)合物(MgAl-LM)。利用粒徑分析儀對球磨過程中產(chǎn)生物質(zhì)的粒子種類和大小進行了分析。通過無機鹽的添加量有效控制了球磨復(fù)合物的酸堿度。實驗結(jié)果表明:木質(zhì)素能有效分散蒙脫土,球磨4 h,復(fù)合物粒徑可達3μm左右。本文用粒徑分析儀對球磨工藝的動態(tài)過程進行了分析;用無轉(zhuǎn)子硫化儀探究了橡膠復(fù)合材料的硫化特性;用萬能試驗機研究了橡膠復(fù)合材料的機械性能;用差示掃描量熱儀(DSC)表征了橡膠復(fù)合材料界面的相容性。2、利用制備的木質(zhì)素-蒙脫土復(fù)合物分別與不同極性的橡膠(丁腈橡膠(NBR)、丁苯橡膠(SBR)、順丁橡膠(BR))通過開煉機混合,熱壓成型后,制備了不同的橡膠復(fù)合材料。利用無轉(zhuǎn)子硫化儀考察了橡膠復(fù)合材料的硫化特性,獲得了最佳硫化工藝;利用萬能試驗機對橡膠制品的機械性能進行了測試。結(jié)果表明:填料具有較好的補強作用。Zn-LM/NBR在m_L/m_M=1:7,填料含量為70份時,拉伸強度為14.2 MPa,扯斷伸長率為1041%;Al-LM/NBR在m_L/m_M=1:5,填料為含量為70份時,拉伸強度為13.0 MPa,扯斷伸長率為925%;MgAl-LM/NBR在m_L/m_M=1:5,填料含量為60份時,拉伸強度為13.5MPa,扯斷伸長率為968%。此時丁腈橡膠復(fù)合材料的機械力學(xué)性能較理想。Zn-LM/SBR在m_L/m_M=1:3,填料份數(shù)為60份,拉伸強度增加到18.3MPa,扯斷伸長率增加到1830%;Al-LM/SBR在m_L/m_M=1:3,填料含量為70份時,拉伸強度增加到18.4 MPa,扯斷伸長率增加到1754%;MgAl-LM/SBR在m_L/m_M=1:5,填料含量為60份時,拉伸強度增加到16.4 MPa,扯斷伸長率增加到2317%。此時丁苯橡膠復(fù)合材料的機械力學(xué)性能較理想。Zn-LM/BR在m_L/m_M=1:3,填料含量為60份時,拉伸強度達到11.4 MPa,扯斷伸長率達到1717%;Al-LM/BR在m_L/m_M=1:3,填料含量為70份時,拉伸強度達到11.0 MPa,扯斷伸長率達到2089%;MgAl-LM/BR在m_L/m_M=1:3,填料含量為70份時,拉伸強度達到10.5 MPa,扯斷伸長率達到2630%。此時順丁復(fù)合材料的力學(xué)性能較理想。差示掃描量熱儀(DSC)結(jié)果表明橡膠復(fù)合材料界面具有較好的相容性。本文所制備填料的主要原料為無機鹽、堿木質(zhì)素和蒙脫土,原料來源廣,成本比傳統(tǒng)填料炭黑更具優(yōu)勢,又解決了傳統(tǒng)酸中和的木質(zhì)素/蒙脫土填料制備工藝帶來的廢水和設(shè)備腐蝕等問題。因此,無機鹽中和堿木質(zhì)素與蒙脫土共混制備的復(fù)合物可望開發(fā)成一類環(huán)境友好、經(jīng)濟價值高的橡膠新型填料。
【學(xué)位單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ330.38
【部分圖文】：

圖 1-1 堿木質(zhì)素的基本結(jié)構(gòu)單元Figure 1-1 Basic structural unit of alkali lignin堿木質(zhì)素中含有大量的酚羥基、醇羥基、羧基等極性基團。其中酚羥質(zhì)素的理化性質(zhì)影響最大，如木質(zhì)素的酯化、醚化、縮合程度及溶解基具有絮凝作用，可用作水處理劑；堿木質(zhì)素可用在熱固性粘合劑中苯酚制備酚醛樹脂[5]；另外堿木質(zhì)素分子中的受阻酚結(jié)構(gòu)能夠捕捉自可以用來改善材料的抗熱氧老化性能[6]；由于堿木質(zhì)素帶負電，而蒙，兩者能夠較好的吸附，因此能起到有機修飾蒙脫土的作用。 堿木質(zhì)素的改性堿木質(zhì)素因其溶解性和特殊的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，在高分子化合物應(yīng)用中存在差、不易分散以及形態(tài)不可控等問題。因此，木質(zhì)素在使用前應(yīng)對其

圖 1-2 蒙脫土的結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1-2 Schematic diagram of montmorillonite2.3 蒙脫土的改性純的蒙脫土是一種無機物，表面的硅酸鹽具有親水性，因此不能與親油性的合物很好相容。大部分橡膠極性小，蒙脫土與橡膠共混時容易團聚，相容性差。了改善天然蒙脫土的性質(zhì)，需要對蒙脫土進行改性，主要方法有：酸改性、無鹽改性和有機改性。改性后的蒙脫土性質(zhì)與其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關(guān)。1.2.3.1 酸改性酸改性主要通過對蒙脫土進行酸性洗滌或加熱，使其層間的陽離子與酸發(fā)生用，轉(zhuǎn)變成可溶性鹽類從層間溶出，減弱層間結(jié)合力，擴大層間距，從而改善脫土的比表面積和吸附能力[40]。酸改性可采用傳統(tǒng)無機酸，如硫酸、鹽酸、磷

圖 2-1 蒙脫土球磨時間與粒徑分布圖Figure 2-1 Particle size distribution ofmontmorillonite at different ball milling period of ti圖 2-2 硫酸鋅與堿木質(zhì)素混合物球磨時間與粒徑分布圖gure 2-2 Particle size distribution of zinc sulphate-alkali lignin mixture at different ball miperiod of time
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本文編號：2877267