理想填料的制备及其与橡胶之间的界面研究

摘要

本课题组已经提出并成功的制备了一系列橡胶增强用理想填料，本论文进一步研究了理想填料与橡胶基体之间的相互作用，并对前期理想填料的合成工艺进行了改进，提出利用嫁接(Graftonto)的合成方式制备表面接枝密度和壳层厚度可控的聚α-甲基苯乙烯/丙烯腈交联共聚物(MStAN)-聚丁二烯(PBd)核壳纳米粒子。
　　 采用自由基乳液聚合方法，通过调整制备工艺和配方，成功制备出具有窄分散的交联纳米共聚微球(MStAN)，对MStAN进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及激光粒度(DLS)等手段表征，其粒径在50-70nm;制备过程中采用二乙烯基苯(DVB)作为交联剂，该纳米微球表面含有一定量未反应的乙烯基存在，乙烯基的含量可通过碘量法和外推法进行测定;将MStAN纳米粒子填充EPR，通过硫化特征曲线和红外图谱可验证其表面双键能够参与交联反应;本文探讨了不同的表面双键含量的纳米微球填充橡胶的力学性能。
　　 同时，本文采用一种新的合成思路来实现对壳层接枝密度和厚度可控。首先采用傅克反应法实现对MStAN纳米微球表面羧基化，微球表面的羧基含量及其存在性可由X射线光电子能谱(XPS)、PH滴定和IR进行测定和表征，溶胀时间对羧基含量有一定影响;其次，通过市售可以获得低成本的PBd-OH，其分子量大约6000，采用IR和NMR表征，计算了羟值和1，2结构的含量;最后，制备好的MStAN-COOH与PBd-OH发生酯化反应可得MStAN-PBd核壳纳米填料，通过DSC和IR可证明核壳界面层存在一定的化学键和，该思路采用graftonto的方法，实现了对纳米微球壳层厚度和接枝量的控制，达到了分子设计的目的。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 橡胶填料及橡胶增强理论

1．1．1 橡胶填料的发展进程

1．1．2 橡胶增强理论

1．2 理想填料的提出及研究进展

1．2．1 理想填料的提出

1．2．2 理想填料的研究进展

1．2．3 国外对核壳结构填料的研究进展

1．2．4 纳米填料填充橡胶的界面研究进展

1．3 新方法制备理想填料的探索

第二章 实验部分

2．1 实验原料与仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器与设备

2．2 实验方案

2．2．1 交联MStAN乳胶粒子的合成

2．2．2 MStAN的表面改性

2．2．3 核壳粒子(MStAN-PBd)的制备

2．2．4 MStAN纳米颗粒／橡胶复合材料制备

2．3 表征与测试

2．3．1 聚合物微球形貌和粒径的表征

2．3．2 聚合物微球表面双键的表征

2．3．3 MStAN微球及其产物的红外光谱表征

2．3．4 MStAN-COOH微球表面羧基含量表征

2．3．5 PBd-OH的表征

2．3．6 MStAN-PBd微球HRTEM表征

2．3．7 核与核壳聚合物组成

2．3．8 MStAN纳米颗粒／橡胶复合材料制备

2．3．9 橡胶复合材料分析测试

2．3．10 填料在橡胶中的分散状况的表征

第三章 结果与讨论

3．1 乳液聚合制备MStAN纳米粒子

3．1．1 MStAN乳胶粒子粒径和形态的影响因素的探讨

3．1．2 MStAN乳胶粒子表面双键含量的影响因素的探讨

3．2 MStAN纳米粒子与橡胶基体之间的作用

3．2．1 MStAN纳米微球可参与交联反应的验证

3．2．2 MStAN纳米微球填充EPR复合材料

3．2．3 不同表面的双键含量的MStAN粒子填充橡胶复合材料

3．3 新思路制备MStAN-PBd核壳纳米粒子

3．3．1 MStAN纳米微球的羧基化

3．3．2 PBd-OH的表征

3．3．3 MStAN-PBd核壳粒子的制备与表征

第四章 结论

参考文献

致谢

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