羧酸改性纳米碳酸钙补强三元乙丙橡胶的研究

论文摘要

碳酸钙作为一种常用的无机填料,在橡胶加工领域主要用作填充剂,起增量填充作用。随着填料细微化技术,特别是表面改性技术的发展,纳米碳酸钙开始作为橡胶补强剂得到研究和应用。但到目前为止,纳米碳酸钙并未表现出类似炭黑等传统橡胶补强剂的优异补强作用,这主要是因为纳米碳酸钙是亲水性的惰性粉体,呈强极性,在有机介质中难于均匀分散。此外,碳酸钙表面不存在能与橡胶发生化学反应的活性基团,缺乏与基体之间的结合力,易造成界面缺陷,从而导致对橡胶的补强性并不显著。本论文主要采用甲基丙烯酸（MAA）等不饱和羧酸对纳米碳酸钙进行改性表面,系统研究了MAA改性纳米碳酸钙补强EPDM的力学性能、交联结构和形态结构,并探讨了MAA改性纳米碳酸钙的补强机理。本文采用MAA原位改性纳米碳酸钙补强EPDM,制备了具有高拉伸强度和定伸应力的EPDM/纳米碳酸钙复合材料。研究表明,MAA可以显著提高纳米碳酸钙对EPDM的补强作用,加入纳米碳酸钙质量份2%的MAA,即可将复合材料的拉伸强度从16.9MPa提高到25.6MPa,其定伸应力、撕裂强度和扯断伸长率也有显著提高。本文采用FTIR研究了MAA与纳米碳酸钙和EPDM的化学反应。研究表明,MAA与纳米碳酸钙在混炼过程中发生了化学键合;在硫化过程中,过氧化二异丙苯（DCP）同时引发了EPDM交联和MAA与EPDM之间的接枝共聚。在MAA的偶联作用下,纳米碳酸钙与EPDM产生了强界面作用。通过Kraus曲线表征了MAA对纳米碳酸钙和EPDM两者相互作用的影响。填料-基体相互作用的特征常数m可衡量填料-基体间作用力的大小。m值越大,相互作用力就越大。结果显示,加入MAA使m值从-0.13增大到0.36,表明EPDM与纳米碳酸钙之间的相互作用力增大。这种作用力增大是MAA原位改性纳米碳酸钙补强EPDM的定伸应力和拉伸强度等性能提高的原因。通过对EPDM/纳米碳酸钙复合材料拉伸断面上填料形貌的观察,发现MAA

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• 摘要
• ABSTRACT
• 本文使用的主要缩写词及符号
• 第一章 绪论
• 1.1 橡胶的补强
• 1.2 橡胶补强剂
• 1.3 纳米碳酸钙
• 1.4 纳米碳酸钙的表面改性剂
• 1.5 其它改性方法
• 1.6 纳米碳酸钙的补强机理
• 1.7 纳米碳酸钙在橡胶中的应用现状
• 1.8 本论文的研究目的和主要研究内容
• 第二章 甲基丙烯酸原位改性纳米碳酸钙补强EPDM 研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 第三章 甲基丙烯酸原位改性纳米碳酸钙补强EPDM 的应力-应变行为
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 过量硬脂酸或甲基丙烯酸改性对EPDM/纳米碳酸钙复合材料性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 饱和及不饱和羧酸（酐）改性对EPDM/纳米碳酸钙复合材料性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利