白炭黑在丁腈橡胶中的分散性研究

摘要

本论文在白炭黑填充丁腈橡胶(NBR)体系中分别加入新型的加工助剂和偶联剂，利用橡胶加工分析仪(RPA)和扫描电镜(SEM)等现代分析测试手段，测定了混炼胶的硫化特性和加工性能以及硫化胶的物理机械性能，研究了这些加工助剂和偶联剂对白炭黑的分散以及橡胶与填料之间的相互作用的影响。 研究结果表明： (1)不同分子量的聚乙二醇(PEG)和乙基纤维素的分子官能团有数量多的羟基，在混炼胶中加入这些加工助剂能够提高混炼胶的硫化速度，延长混炼胶的焦烧时间，但对促进白炭黑在NBR中的分散效果不明显，对硫化胶的物理机械性能有不利影响； (2)硅烷偶联剂Si-69和KH-560能够提高橡胶基体与白炭黑之间的相互作用，使混炼胶的硫化速度提高，且具有软化胶料的作用，对混炼胶的焦烧时间影响不大，改善了混炼胶的加工性能。同时，硫化胶的物理机械性能得到了提高，但硫化胶的耐热空气老化性能较差； (3)加工助剂SF-722通过对白炭黑表面羟基的包覆，提高了混炼胶的硫化速度和硫化胶的物理机械性能，对混炼胶的焦烧时间和硫化胶的耐热空气老化性能影响不大； (4)新型加工助剂A能够明显促进白炭黑在NBR中的分散，混炼胶的硫化速度和硫化胶的物理机械性能也有所提高，对混炼胶的焦烧时间和硫化胶的耐热空气老化性能影响不大； (5)加工助剂WB212对促进白炭黑在NBR中的分散作用不大，并且有可能削弱白炭黑与NBR橡胶分子的相互作用，延长混炼胶的焦烧时间，对硫化胶的物理机械性能有不利影响。 (6)除加工助剂WB212没有减少白炭黑表面羟基的数量，其它加工助剂都能够减少白炭黑表面羟基的数量，使得白炭黑表面的酸性减弱，削弱了白炭黑的酸性对硫黄硫化混炼胶硫化机理的影响，丁腈混炼胶的硫化速度得以提高。且白炭黑与橡胶界面间的化学键对硫化胶的力学性能贡献最大。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2白炭黑的生产与制备

1.2.1气相法白炭黑

1.2.2沉淀法白炭黑

1.2.3超微细白炭黑

1.3白炭黑结构

1.3.1白炭黑的宏观结构

1.3.2白炭黑的微观结构

1.4白炭黑的表面改性

1.4.1白炭黑的表面活性剂改性

1.4.2白炭黑的硅烷偶联剂改性

1.5 NBR简介

1.5.1 NBR的基本性能介绍

1.5.2 NBR的制备及分子结构

1.5.3 NBR的应用

1.6本课题的研究意义及内容

1.6.1课题的提出及意义

1.6.2本课题研究的目的和主要内容

1.7本课题的创新点

第二章实验部分

2.1原材料

2.2主要设备与仪器

2.3基本配方

2.4试样制备

2.5性能测试

第三章结果与讨论

3.1表面改性剂的选择

3.2白炭黑填充NBR混炼胶硫化特性的研究

3.2.1加工助剂及硅烷偶联剂对白炭黑填充NBR混炼胶硫化特性的影响

3.2.2小结

3.3白炭黑填充NBR硫化胶物理机械性能的研究

3.3.1加工助剂及硅烷偶联剂对白炭黑填充NBR硫化胶物理机械性能的影响

3.3.2加工助剂及硅烷偶联剂对白炭黑填充NBR硫化胶热空气老化性能的影响

3.3.3小结

3.4丁腈混炼胶的RPA分析

3.4.1 NBR混炼胶的弹性模量与应变的关系

3.4.2 NBR混炼胶的损耗因子与应变的关系

3.4.3小结

3.5 NBR硫化胶的SEM分析

3.5.1 NBR硫化胶拉伸断面的SEM分析

3.5.2小结

3.6改性剂对白炭黑表面改性及补强机理分析

3.6.1加工助剂对白炭黑表面改性及补强机理分析

3.6.2硅烷偶联剂对白炭黑表面改性及补强机理分析

3.6.3小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢