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橡胶/蒙脱土纳米复合材料的结构与性能研究

2020-11-30阅读(998)

橡胶/蒙脱土纳米复合材料的结构与性能研究

论文摘要

本课题采用实验室自制的有机蒙脱土,通过乳液插层法和溶液插层法制备了多种橡胶/蒙脱土纳米复合材料,并深入研究了纳米复合材料的制备工艺、微观结构和性能的关系。采用乳液插层法制备了SBR/OMMT纳米复合材料,并首次制备了SBR/NR/OMMT纳米复合材料。透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)结果显示:橡胶大分子链插层到蒙脱土层间,蒙脱土片层均匀分布在橡胶基体中,制备的纳米复合材料是一种插层型纳米复合材料。研究了纳米复合材料的力学性能、热稳定性能、耐溶剂性能和动态力学性能等,并与其它填料制备的复合材料的性能进行了比较。研究结果表明:在蒙脱土含量较低时,纳米复合材料的力学性能随蒙脱土含量的增加而增大;SBR/OMMT纳米复合材料在保持原有抗湿滑性能的同时具有更小的滚动阻力,SBR/OMMT纳米复合材料具有优异的动态力学性能。采用溶液插层法制备了BR/OMMT及BR/NR/OMMT纳米复合材料,TEM和XRD结果显示:制备的复合材料为插层型和剥离型共存的纳米复合材料。统计表明片层的平均厚度约为10nm,最大的聚集体的片层厚度达到40nm,推断有一小部分片层剥离成单晶层的形式,厚度为1nm。BR/OMMT复合材料在蒙脱土含量仅为6份时,拉伸强度就有纯胶的1.4MPa增加到5.7MPa,是纯胶的4倍多;蒙脱土在小用量下可以提高SBR及BR纳米复合材料的耐磨耗性能,用量增加到一定值时,由于蒙脱土聚集体的形成而导致应力集中,对复合材料的磨耗性能产生负面影响;蒙脱土片层具有优异的阻隔性能,橡胶/蒙脱土纳米复合材料具有优异的热稳定性能和耐溶剂性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 引言
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 纳米复合材料综述
  • 1.2 蒙脱土的结构及其改性概述
  • 1.2.1 蒙脱土的结构特点
  • 1.2.2 蒙脱土的改性
  • 1.3 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的概述
  • 1.3.1 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法
  • 1.3.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构
  • 1.4 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的表征技术
  • 1.4.1 透射电子显微镜
  • 1.4.2 广角X射线衍射
  • 1.4.3 小角X射线散射和中子散射
  • 1.4.4 其它研究方法
  • 1.5 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的性能及其应用
  • 1.5.1 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的力学性能
  • 1.5.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的高强度和高耐热性
  • 1.5.3 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的阻隔性、热稳定和浅色性
  • 1.5.4 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的加工性能
  • 1.6 本课题研究的目的与意义
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 原材料及主要实验仪器
  • 2.1.1 实验原材料
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2.2 橡胶/蒙脱土纳米复合材料的制备
  • 2.2.1 丁苯橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的制备
  • 2.2.2 SBR1712/NR/有机蒙脱土纳米复合材料的制备
  • 2.2.3 顺丁橡胶BR/有机蒙脱土纳米复合材料的制备
  • 2.2.4 顺丁橡胶BR/天然橡胶NR/有机蒙脱土纳米复合材料的制备
  • 2.3 橡胶/蒙脱土纳米复合材料的性能测试
  • 第三章 乳液插层法制备SBR/OMMT纳米复合材料的结构与性能
  • 3.1 加入不同填料SBR的性能对比
  • 3.1.1 加入不同填料SBR的力学性能对比
  • 3.1.2 加入不同填料SBR的应力应变曲线
  • 3.2 SBR/OMMT纳米复合材料的微观结构
  • 3.2.1 SBR/OMMT纳米复合材料的TEM分析
  • 3.2.2 SBR/OMMT纳米复合材料的XRD分析
  • 3.3 SBR/OMMT纳米复合材料的力学性能
  • 3.3.1 蒙脱土含量对SBR/OMMT纳米复合材料力学性能的影响
  • 3.3.2 SBR/OMMT纳米复合材料的应力-应变曲线
  • 3.4 SBR/OMMT纳米复合材料的动态力学性能
  • 3.5 SBR/OMMT纳米复合材料的TGA分析
  • 3.6 SBR/OMMT纳米复合材料的耐溶剂性能
  • 3.7 本章小结
  • 第四章 乳液插层法制备SBR/NR/OMMT纳米复合材料的结构与性能
  • 4.1 SBR/NR/OMMT纳米复合材料的微观结构
  • 4.1.1 SBR/NR/OMMT纳米复合材料的TEM分析
  • 4.1.2 SBR/NR/OMMT纳米复合材料的XRD分析
  • 4.2 SBR/NR/OMMT纳米复合材料的力学性能
  • 4.2.1 蒙脱土含量对纳米复合材料力学性能的影响
  • 4.2.2 SBR/NR/OMMT纳米复合材料的应力应变曲线
  • 4.3 SBR/NR/OMMT纳米复合材料的TGA分析
  • 4.4 SBR/NR/OMMT纳米复合材料的耐溶剂性能
  • 4.5 SBR/NR/OMMT纳米复合材料的耐磨耗性能
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 溶液法制备BR/OMMT及BR/NR/OMMT纳米复合材料
  • 5.1 不同牌号蒙脱土补强BR性能对比
  • 5.1.1 不同牌号蒙脱土/BR复合材料的300%定伸应力比较
  • 5.1.2 不同牌号蒙脱土/BR复合材料的拉伸强度的比较
  • 5.1.3 不同牌号蒙脱土/BR复合材料的撕裂强度的比较
  • 5.1.4 不同牌号蒙脱土/BR复合材料断裂伸长率的比较
  • 5.1.5 溶液法制备BR/OMMT与其它复合材料的对比
  • 5.2 溶液法制备BR/OMMT纳米复合材料的结构与性能
  • 5.2.1 溶液法制备BR/OMMT纳米复合材料的微观结构
  • 5.2.2 溶液法制备BR/Ⅱ号OMMT纳米复合材料的力学性能
  • 5.2.3 溶液法制备BR/Ⅱ号OMMT纳米复合材料的TGA分析
  • 5.2.4 溶液法制备BR/Ⅱ号OMMT纳米复合材料的耐溶剂性能
  • 5.2.5 溶液法制备BR/Ⅱ号OMMT纳米复合材料的门尼粘度分析
  • 5.3 溶液法制备BR/NR/OMMT纳米复合材料的结构与性能
  • 5.3.1 BR/NR/OMMT纳米复合材料的微观结构
  • 5.3.2 BR/NR/OMMT纳米复合材料的力学性能
  • 5.3.3 BR/NR/OMMT纳米复合材料的耐磨耗性能
  • 5.3.4 BR/NR/OMMT纳米复合材料的耐溶剂性能
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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