石墨烯/氧化石墨改性氯化聚乙烯橡胶及性能表征

摘要

氯化聚乙烯橡胶（CM）是一种分子链饱和的极性橡胶，由聚乙烯经过与氯气的取代反应后制得，具有优异的化学稳定性，在耐臭氧、耐老化、耐油、耐热及阻燃方面性能突出，被广泛应用于胶管胶带、防水卷材、电线电缆、汽车配件、阻燃制品等方面，还可与其他橡胶并用，用于制造耐酸、耐油胶辊、密封制品等领域。石墨烯（GE）与氧化石墨（GO）为二维片状碳材料，具有十分突出的物理机械性能，在热稳定性方面也有较好表现。氧化石墨是具有二维层状结构的物质，在其片层表面含有许多极性基团，具有较大的比表面积，较强的离子交换能力以及较大的层间距。本文主要研究利用这些特殊的性能使其与聚合物复合制备GE/CM与GO/CM复合材料，研究其力学性能、硫化体系以及材料的动态力学性能等。 研究结果表明，随着石墨烯用量的不断增加，GE/CM硫化胶的交联程度不断增大；复合材料的拉伸强度和扯断伸长率呈现先增大后减小的趋势，当石墨烯的用量为3份时，对力学性能的提升最为明显，偶联剂的加入能够提升材料的力学性能；随着石墨烯用量的增加，材料的Payne效应增强，而偶联剂的加入能够有效降低Payne效应。 在GO/CM复合材料中，由于氧化石墨片层表面含有较多活性基团，会影响硫化体系的交联作用，本文研究了不同硫化体系对复合材料的性能影响，选择了适用于GO/CM复合材料的硫化体系。主要研究了过氧化物类硫化体系（BIBP、DCP）、噻唑类硫化体系（ECHO.A）、硫脲类硫化体系（NA-22）以及胺类硫化体系（PDM）四类硫化体系对材料性能的影响，结果表明，硫脲类硫化体系（NA-22）对复合材料的硫化效果较好。当氧化石墨等量替代炭黑的份数为2份时，对复合材料力学性能的提升最为明显，偶联剂对胶料的交联程度、焦烧时间、拉伸强度等均有所影响，在偶联剂的作用下，GO与CM间作用增强导致储能模量G'增大，并且偶联剂具有明显降低GO/CM复合材料Payne效应的能力。

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第一章 绪论

1.1课题背景

高分子材料作为人类生存和发展的重要资源，与我们的日常生活和科技水平息息相关，但是随着社会进步，能源短

1.2 氯化聚乙烯橡胶（CM）

1.2.1氯化聚乙烯发展概况

1.2.2氯化聚乙烯的制备

1.2.3氯化聚乙烯橡胶（CM）的结构与性能

1.2.4氯化聚乙烯橡胶（CM）的应用

1.2.5氯化聚乙烯橡胶（CM）的配合体系

1.2.6 填料改性氯化聚乙烯橡胶的研究进展

1.3 石墨烯及其衍生物的复合材料

1.3.1 石墨烯/橡胶复合材料研究进展

1.3.1.1石墨烯的结构

1.3.1.2石墨烯的性能

1.3.1.3石墨烯/橡胶复合材料研究进展

1.3.2 氧化石墨/橡胶复合材料研究进展

1.3.2.1 氧化石墨的结构及其发展历史

氧化石墨最早在19世纪中叶由Brodie首次制备得到，自此掀起了研究者们对氧化石墨的研究热潮，从对其

1.3.2.2氧化石墨的性能

1.3.2.3氧化石墨/聚合物复合材料的研究进展及应用

1.氧化石墨/聚合物复合材料的研究进展

第二章石墨烯/氯化聚乙烯橡胶复合材料的制备及性能表征

2.1实验部分

2.1.1实验原料

2.1.2实验仪器设备

2.1.3实验配方

2.1.4 试样制备

2.1.4.1混炼胶的制备

2.1.4.2硫化胶的制备

2.1.5 测试与表征

2.2 结果与讨论

2.2.1不同石墨烯用量的GE/CM复合材料性能

2.2.1.1硫化特性

2.2.1.2 力学性能

2.2.1.3 动态力学性能

2.2.2偶联剂对GE/CM复合材料性能影响

2.2.2.1硫化特性

2.2.2.2 力学性能

2.2.2.3 动态力学性能

2.3 本章小结

第三章 氧化石墨/氯化聚乙烯橡胶复合材料硫化体系的研究

3.1实验部分

3.1.1实验原料

3.1.2实验仪器设备

3.1.3实验配方

3.1.4 试样制备

3.1.4.1混炼胶的制备

3.1.4.2硫化胶的制备

3.1.5 测试与表征

3.2结果与讨论

3.2.1 不同硫化体系对氧化石墨/氯化聚乙烯橡胶复合材料性能的影响

3.2.1.1硫化特性

3.2.1.2力学性能

3.2.1.3热失重分析（TGA）

3.2.1.4动态力学性能

3.2.2不同硫化剂用量对氧化石墨/氯化聚乙烯橡胶复合材料性能的影响

3.2.2.1硫化特性

3.2.2.2力学性能

3.2.2.3 表观交联密度

3.3 本章小结

第四章 氧化石墨/氯化聚乙烯橡胶复合材料的制备及性能 研究

4.1 不同氧化石墨/炭黑并用比对GO/CM复合材料性能的影响

4.1.1实验部分

4.1.1.1实验原料

4.1.1.2实验仪器设备

4.1.1.3实验配方

4.1.1.4 试样制备

4.1.1.5 测试与表征

4.1.2结果与讨论

4.1.2.1硫化特性

4.1.2.2 力学性能

4.1.2.3 动态力学性能

4.1.3小结

4.2 不同偶联剂对GO/CM米复合材料性能的影响

4.2.1实验部分

4.2.1.1实验原料

4.2.1.2实验配方

4.2.1.3试样制备

4.2.2 结果与讨论

4.2.2.1硫化特性

4.2.2.2 力学性能

4.2.2.3 动态力学性能

4.2.3 小结

结论

参考文献

致谢

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