新型填料对EPDM硫化胶多重网络结构及性能的影响研究

摘要

本文从填充体系、补强体系、反应型助剂、预分散填料以及二次硫化等方面，对三元乙丙橡胶（EPDM）的硫化特性、静态力学性能、动态力学性能、老化性能等性能进行了研究，重点考察了填充体系、补强体系、反应型助剂、预分散填料及二次硫化对EPDM硫化胶耐高温撕裂性能的影响。 首先，从填充体系入手，研究了高岭土、硅灰石、云母粉对EPDM硫化胶硫化特性、静态力学性能、动态力学性能、多重网络结构及性能的影响规律。结果表明，三种填料对EPDM硫化胶的静态力学性能均有不利影响，随着三种填料用量的增加，EPDM硫化胶的拉伸性能与撕裂性能均呈现出下降的趋势，但云母粉的下降幅度较小。综合考虑，EPDM配方中可选取云母粉为填充填料，用量为15份，以获得较好的耐高温撕裂性能、较好的加工性能，同时降低成本。 为提高EPDM的高温性能以及动态力学性能，本文研究了CNTs、GO、ZDMA等新型补强填料对EPDM硫化胶性能的影响。研究表明，当CNTs用量为3份时，胶料的综合高温撕裂性能较好；当GO用量为0.24份时，100℃撕裂强度较高。综合考虑，EPDM配方中可选取CNTs为补强填料，用量为3份，以获得较好的耐高温撕裂性能。 本文还研究了反应型助剂ZDMA、预分散填料PCG对EPDM硫化胶综合性能的影响。研究表明，ZDMA用量为7份时，EPDM交联密度为9.891*10-5mol/cm3，较对照组提高了26.7%，且此时EPDM的25℃撕裂强度为58.1N/mm，100℃撕裂强度为30.9N/mm，它们分别较对照组提高了20.8%、32.8%；当PCG加入量为1份时，撕裂强度达到最大，较对照组的100℃撕裂强度提高53.6%，125℃撕裂强度提高43.4%，150℃撕裂强度提高7.6%。综合考虑，EPDM配方中可选取7份反应型助剂ZDMA作为过氧化物硫化的助交联剂，以获得较好的耐高温撕裂性能。 最后，本文研究了二次硫化工艺条件对EPDM硫化胶性能的影响。研究表明，二次硫化可以增加EPDM硫化胶的硬度、提高回弹性、降低压缩永久变形率、改善高温性能、减轻气味性。综合考虑，150℃、24h的二次硫化过程可以更好地提高EPDM硫化胶的综合性能表现。

目录

符号说明

第一章 绪论

1.1 乙丙橡胶

1.1.1 乙丙橡胶的概况

1.1.2 乙丙橡胶的分类

1.1.3 乙丙橡胶的合成

1.1.4 乙丙橡胶的结构与性能

1.1.5 乙丙橡胶的应用

1.1.6 乙丙橡胶的缺陷

1.2 EPDM的硫化体系

1.2.1 硫磺硫化体系

1.2.2 过氧化物硫化体系

1.2.4 二次硫化

1.3 EPDM的填料体系

1.3.1 传统填料

1.3.2 新型填料

1.3.3 填料的预分散

1.4 EPDM的多重网络结构

1.4.1 橡胶加工分析

1.4.2 交联密度

1.5 论文选题的目的、意义和研究的主要内容

1.5.1 选题的目的和意义

1.5.2 研究的主要内容

第二章 高岭土、硅灰石、云母粉对EPDM性能的影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原材料

2.2.2 实验设备与仪器

2.2.3 实验配方

2.2.4 试样制备

2.2.5 分析测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 填充填料对EPDM门尼粘度的影响

2.3.2 填充填料对EPDM硫化特性的影响

2.3.3 填充填料对EPDM力学性能的影响

2.3.4 导热性能测试

2.3.5 扫描电子显微镜

2.3.6 交联密度测试

2.4 本章小结

第三章 碳纳米管、石墨烯、甲基丙烯酸锌对EPDM性能的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.2 实验设备与仪器

3.2.3 实验配方

3.2.4 试样制备

3.2.5 分析测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 补强填料对EPDM门尼粘度的影响

3.3.2 补强填料对EPDM硫化特性的影响

3.3.3 补强填料对EPDM力学性能的影响

3.3.4 导热性能测试

3.3.5 扫描电子显微镜

3.4 本章小结

第四章 反应型助剂、预分散填料对EPDM性能的影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.2 实验设备与仪器

4.2.3 实验配方

4.2.4 试样制备

4.2.5 分析测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 ZDMA、PCG对EPDM门尼粘度的影响

4.3.2 ZDMA、PCG对EPDM硫化特性的影响

4.3.3 ZDMA、PCG对EPDM力学性能的影响

4.3.4 交联密度测试

4.4 本章小结

第五章 二次硫化对EPDM性能的影响

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.4 试样制备

5.2.5 分析测试

5.3 结果与讨论

5.3.1 二次硫化的温度、时间对EPDM高温撕裂性能的影响

5.3.2 二次硫化对EPDM力学性能的影响

5.3.3 导热性能测试

5.3.4 扫描电子显微镜

5.3.5 交联密度测试

5.3.6 气味性测试

5.4 本章小结

第六章 RPA的综合分析

6.1 引言

6.2 实验部分

6.2.1 实验原材料

6.2.2 实验设备与仪器

6.2.3 实验配方

6.2.4 试样制备

6.2.5 分析测试

6.3 结果与讨论

6.3.1 云母粉对EPDM动态力学性能的影响

6.3.2 碳纳米管对EPDM动态力学性能的影响

6.3.3 反应型助剂ZDMA对EPDM动态力学性能的影响

6.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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