NR分子量与炭黑分散性对NR/炭黑复合胶动态性能的影响

摘要

天然橡胶胶纳米复合材料的研究目前仍处在刚刚起步阶段，国内主要集中在不同组分和工艺对性能影响的研究上，但对橡胶分子量和填料相互作用与其分散性关系的研究很少。本文以天然胶乳为研究对象，以乳液共凝法为制备方法，并用核磁共振交联密度仪、扫描电镜及RPA2000橡胶加工分析仪等先进仪器考察了天然橡胶分子量与炭黑分散性对NR/炭黑复合材料动态性能的影响，结果表明:
　　(1)天然橡胶生胶的弹性模量随应变的增加呈现非线性下降趋势，表明橡胶分子链的缠结对生胶模量有贡献，且平均分子量越大，高形变下弹性模量及低形变与高形变下弹性模量差值越大，橡胶缠结网络对模量的贡献越大，橡胶分子链之间相互作用力增大。生胶在高形变下的弹性模量大小可以反映分子链之间的相互作用力，低形变和高形变下的弹性模量差值可以表征生胶中橡胶分子链之间的缠结作用大小。
　　(2)加有硫黄或硫黄、氧化锌、促进剂的天然橡胶混炼胶和硫化胶的弹性模量均随应变增加呈非线性下降，表明橡胶分子链的缠结对混炼胶及硫化胶弹性模量有贡献;分子量越大，混炼胶低形变下弹性模量及模量差值越大，而损耗因子及其增加幅度却越小。混炼胶硫化后，分子量对天然橡胶弹性模量影响较大，而对损耗模量和损耗因子的影响变小。
　　(3)炭黑填充天然橡胶混炼胶及硫化胶的弹性模量随应变的增加呈现非线性下降趋势，表现出Payne效应，且炭黑用量增大，橡胶分子量增大，Payne效应明显。Payne效应受橡胶网络与填料网络双重影响，且分子量越大，橡胶网络对模量的贡献越大。
　　(4)天然橡胶生胶、未填充及填充炭黑混炼胶弹性模量随频率的升高和温度的降低而增加，损耗因子则降低，对于硫化胶，弹性模量和损耗因子都随频率的升高和温度的降低而增加。橡胶分子量越大，弹性模量和损耗因子对频率的敏感性越小，对温度的敏感性影响越大。
　　(5)在橡胶分子量保持不变的情况下，天然橡胶中炭黑分散性越好，门尼粘度越低，动态模量越小，损耗因子反而越大，同时，炭黑分散性越好，Payne效应减弱，填料网络破坏所需的应变振幅增加。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 橡胶填料复合材料的研究进展

1．1．1 橡胶填料复合材料概述

1．1．2 橡胶填料复合材料的发展方向

1．1．3 橡胶填料复合材料常用填料

1．1．4 填料在橡胶填料复合材料中的分散问题

1．2 橡胶填料复合材料的制备方法

1．2．1 机械混炼法

1．2．2 溶液混合法

1．2．3 母料法

1．2．4 原位聚合法

1．2．5 插层法

1．2．6 溶胶-凝胶法

1．2．7 乳液混合法

1．3 填料-填料、填料-橡胶相互作用及其与填料分散性关系

1．3．1 填料-填料相互作用

1．3．2 填料-橡胶相互作用

1．3．3 填料-填料、填料-橡胶相互作用与填料分散性关系

1．4 RPA2000橡胶加工分析仪概述及其应用

1．4．1 RPA2000概述

1．4．2 RPA2000的应用研究

1．5 选题的背景、目的及意义

1．5．1 选题背景

1．5．2 选题目的及意义

1．6 实验方案及主要研究内容

1．6．1 实验设计思路

1．6．2 主要研究内容

第二章 天然橡胶分子量对其未填充胶料动态性能的影响

2．1 概述

2．2 实验目的

2．3 实验部分

2．3．1 主要原材料

2．3．2 实验设备与仪器

2．3．3 实验配方

2．3．4 试样制备

2．3．5 性能测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 对生胶动态性能的影响

2．4．2 对无促进剂硫黄硫化体系胶料动态性能的影响

2．4．3 对含促进剂硫黄硫化体系胶料动态性能的影响

2．5 本章小结

第三章 天然橡胶分子量对其炭黑填充胶料动态性能的影响

3．1 实验部分

3．1．1 主要原材料

3．1．2 实验设备与仪器

3．1．3 实验配方

3．1．4 试样制备

3．1．5 性能测试

3．2 结果与讨论

3．2．1 对填充10份炭黑胶料动态性能的影响

3．2．2 对填充20份炭黑胶料动态性能的影响

3．3 本章小结

第四章 炭黑分散性对NR／炭黑复合胶料动态性能的影响

4．1 概述

4．2 实验部分

4．2．1 主要原材料

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 性能测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 SEM分析

4．3．2 门尼粘度

4．3．3 动态性能

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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