超支化聚合物改性OMMT/HNBR纳米复合材料制备及其性能研究

摘要

在当今采油机械中,螺杆泵以其成本低,占地小,携带方便,制造工艺简单等诸多优点成为采油机械的主流。其中,定子橡胶一直以来是作为螺杆泵的弱势环节受到大家的研究和关注。
　　有机蒙脱土(OMMT)是一种层状的硅酸盐材料,与高分子材料复合后可以在气体阻隔性,耐热性,耐老化性等诸多性能上有着明显的提升。本论文通过超支化聚合物改性有机蒙脱土,使其层间距扩大,进而使有机蒙脱土插层改性橡胶后获得较好的机械性能,耐老化性能和耐热性能。
　　采用超支化聚酯BoltornH20、H30和H40改性OMMT,采用XRD研究超支化聚合物改性OMMT的扩层效果,发现在超支化聚合物:OMMT=1:1时,其扩层效果最为明显。
　　合成制备了超支化聚合物PEHO,分别使用原位聚合和物理共混对OMMT进行扩层研究。在相同条件下,原位聚合改性后OMMT/HNBR的力学性能优于超支化聚合物共混改性OMMT/HNBR的力学性能。在耐老化性能上,原位聚合改性OMMT/HNBR耐老化性能也优于物理共混法。
　　研究对比了OMMT1.44p和OMMT1.24tl两种有机蒙脱土对纳米复合材料在力学性能,耐老化性能及热性能的影响。H20改性OMMT1.44p/HNBR纳米复合材料综合性能最佳,拉伸强度为15.51MPa,撕裂强度65.32MPa,断裂伸长度为663％。经老化后,拉伸强度,撕裂强度和断裂伸长率性能上强度下降为15.2%、15.4%和7.3%。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 定子橡胶

1.2.1 螺杆泵的工作原理

1.2.2 定子橡胶的发展和研究

1.2.3 定子橡胶国内外研究现状

1.3 层状硅酸盐/HNBR纳米复合材料

1.3.1 纳米复合材料

1.3.2 蒙脱土——层状硅酸盐代表性物质

1.3.3 超支化聚合物——新型OMMT改性剂

1.3.4 层状硅酸盐材料改性聚合物纳米复合材料

1.3.5 层状硅酸盐/HNBR纳米复合材料的国内外研究现状

1.4 本文研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验所用试剂及仪器

2.2 超支化高聚物的合成制备

2.2.1 超支化聚合物单体的合成

2.2.2 超支化聚合物PEHO的合成

2.3 超支化聚合物改性OMMT

2.4 超支化聚合物改性OMMT/HNBR纳米复合材料制备

2.4.1 纳米复合材料的基本配方

2.4.2 插层工艺

2.4.3 混炼工艺及硫化工艺

2.5 实验结果表征

第3章 超支化改性OMMT/HNBR复合材料表征

3.1 单体EHO的合成及表征

3.2 PEHO的结构分析

3.3 超支化聚合物改性有机蒙脱土(OMMT)结构分析

3.3.1 PEHO物理共混改性OMMT的SEM结果

3.3.2 超支化聚合物改性蒙脱土XRD分析

3.3.3超支化聚合物改性蒙脱土FTIR分析

3.3.4 超支化聚合物改性对不同种类OMMT的影响

3.3.5 不同插层方法对有机蒙脱土结构的影响

3.4 插层工艺的确定

3.5 未硫化橡胶的性能

3.5.1 门尼粘度

3.5.2 硫化时间

3.6 超支化聚合物改性对OMMT/HNBR力学性能影响

3.6.1蒙脱土种类对OMMT/HNBR力学性能的影响

3.6.2超支化聚合物种类对OMMT/HNBR力学性能的影响

3.6.3改性方法对OMMT/HNBR力学性能的影响

3.6.4 超支化聚合物改性对OMMT/HNBR的阿克隆磨耗影响

3.6.5 超支化聚合物改性对OMMT/HNBR密度和邵氏硬度的影响

3.7 改性OMMT/HNBR的耐老化和热力学性能

3.7.1 超支化聚合物改性对OMMT/HNBR的耐热性能影响

3.7.2 耐井液介质老化性能测试

结论

参考文献

声明

致谢