氯丁橡胶的复合与共混改性

摘要

氯丁橡胶(CR)是合成橡胶的重要品种之一,优异的力学性能和耐热、耐腐蚀性能等使 CR成为国民经济各部门中广泛使用的橡胶品种之一。橡胶的复合与共混改性可以赋予橡胶更多的潜在应用价值。本论文利用橡胶加工分析仪(RPA)研究了碳纳米管(CNTs)填充CR复合材料的动态力学性能,探讨了填料用量及CNTs种类对复合材料力学性能的影响。利用物理增容和化学增容两种方法,制备了氯丁橡胶/聚氯乙烯(PVC)共混物,探讨了丁腈橡胶(NBR)和共交联剂三聚硫氰酸(TCY)的用量对共混物性能的影响。本论文主要工作如下:
　　利用RPA研究了多壁碳纳米管(MWCNT)以及羧基化多壁碳纳米管(MWCNT-COOH)填充的CR复合材料的动态粘弹性和应力软化行为。应变扫描测试时,CR/MWCNT和CR/MWCNT-COOH的储能模量(G′)表现了不同的行为。随着应变的增加,8份 MWCNT填充的CR混炼胶的G′在应变幅度小于2o时下降,而8份MWCNT-COOH填充的CR混炼胶的G′在此应变范围内保持不变。这表明与MWCNT相比, MWCNT-COOH具有更强的填料-填料网络结构,与CR橡胶基体之间有更强的相互作用。硫化之后,CR/MWCNT(MWCNT-COOH)复合材料的G′增大,G″下降。利用重复多次的应变扫描来研究混炼胶的应力软化行为。随着 MWCNT和MWCNT-COOH含量的增加,混炼胶的应力软化行为更加明显。探讨了CR/MWCNT和CR/MWCNT-COOH硫化胶的Payne效应和应力软化行为的关系,应变角度为0.1o和10o的储能模量之差与第一次和第二次应变扫描的储能模量之差具有正线性相关的关系。
　　采用机械共混的方法制备了丁腈橡胶(NBR)增容的CR/聚氯乙烯(PVC)的共混物。研究了NBR含量对共混物力学性能的影响,用动态热机械分析(DMA)对丁腈橡胶的增容效果进行了研究,并利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了共混物的微观结构。结果表明,PVC的加入可以明显增强氯丁橡胶的耐疲劳性。NBR的加入提高了共混物的拉伸强度,5份NBR作为增容剂的CR/PVC共混物具有最好的力学性能。SEM和AFM的结果表明,NBR的加入使分散相PVC的颗粒更小,分散更均匀,证明了NBR对CR/PVC共混物有良好的增容作用。
　　利用三聚硫氰酸(TCY)作为共交联剂,制备了CR/PVC共混物材料,研究了TCY与CR和PVC的反应活性,探讨了加工工艺以及TCY用量对共混物材料的力学性能的影响。本论文提出了共交联过程中可能发生的反应,并利用凝胶渗透色谱(GPC)以及差示扫描量热(DSC)证明了共交联反应的发生。

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第一章 绪论

1.1 氯丁橡胶概述

1.2 氯丁橡胶的配合

1.3 氯丁橡胶与其他橡胶的并用

1.4 橡胶/碳纳米管复合材料

1.5 论文研究的目的、意义及主要内容

参考文献

第二章 氯丁橡胶/碳纳米管复合材料的制备与性能研究

2.1引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

参考文献

第三章 丁腈橡胶增容氯丁橡胶/聚氯乙烯共混体系

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

参考文献

第四章 三聚硫氰酸（TCY）共交联CR/PVC共混体系

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

参考文献：

第五章 全文总结

5.1 主要结论

5.2 研究展望

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果