原位硫黄改性橡胶技术制备宽温域阻尼聚合物梯度材料

摘要

硬质橡胶是一种具有高强度、高硬度、高模量以及良好无缺口抗冲击强度的特种橡胶制品。其不同于软橡胶的性能和玻璃化转变温度来源于硫元素对橡胶分子链的环状改性。基于硫黄对橡胶化学改性的作用，通过控制化学反应迁移和硫黄浓度扩散，在橡胶基体中形成硫黄分布梯度，利用上述原位硫黄改性橡胶技术发展了一种新颖的制备聚合物梯度材料的方法。
　　 1、在不添加配合剂的条件下，研究了硫黄浓度扩散的机理。结合EDS分析研究时间和温度对硫黄浓度扩散的影响。结果发现，时间越长、温度越高越有利于硫黄的浓度扩散。
　　 2、通过制备均一材料，考察不同硫黄改性结构与改性程度对材料结构的影响，建立改性结构与性能的关系。
　　 3、利用原位硫黄改性橡胶技术首次制备了宽温域阻尼丁腈橡胶梯度材料，并通过了DMTA分析和EDS观察进行了验证。制备的宽温域梯度材料的半峰宽为69.0℃，Tan峰高0.28，是一种性能优良的阻尼材料。同时制备出了理想的梯度材料。
　　 4、研究了层压模式、硫化配方、加工工艺条件等对梯度材料结构与性能的影响。通过改变层压模式、硫化体系、硫化时间、橡胶胶种，观测梯度材料的结构和性能的规律，分析其内在的机理。
　　 5、本文通过研究不同硫磺改性程度胶粉共混物的DMTA玻璃化转变行为，发现两相共混玻璃化转变存在向外发展的可能，用经典共混理论无法解释这一现象。本文利用粉末共混控制分散相态，分别对聚氯乙烯/丁苯橡胶共混体系和丁苯橡胶/宽温域丁苯硬质橡胶共混体系以及丁基胶/聚苯乙烯共混体系的玻璃化转变行为进行了考察。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题相关的发展情况分析

1.2.1硬质橡胶的发展概述

1.2.2硬质橡胶的结构特点

1.2.3硬质橡胶中硫存在形式的转化

1.2.4硬质橡胶中存在的作用力

1.2.5硬质橡胶的聚集态结构

1.3聚合物功能梯度材料

1.3.1功能梯度材料的发展现状

1.3.2功能梯度材料的概述

1.3.3梯度材料的设计

1.3.4梯度功能材料的制备方法

1.3.5聚合物基梯度功能材料的制备方法

1.3.6梯度功能材料的性能评价

1.3.7 FGM的应用

1.3.8 FGM在高分子领域的发展

1.4阻尼材料

1.4.1阻尼材料的分类

1.4.2橡胶的阻尼机理及评价

1.4.3新型高聚物阻尼材料研究进展

1.5固体核磁

1.5.1固体核磁及其发展历史

1.5.2固体核磁的测试机理

1.6两相共混的相容性

1.7本课题的研究目的和意义

1.8本课题的研究成果及创新点

第二章 实验部分

2.1实验原料及配方

2.1.1实验原材料

2.1.2实验配方

2.2实验仪器

2.3实验工艺

2.3.1混炼工艺

2.3.2硫化工艺

2.3.3 FGM的制备工艺(层压法)

2.3.4两相共混的制备工艺

2.4试验测试

2.4.1 X-射线能量分散谱分析(EDS)

2.4.2扫描电子显微镜(SEM)

2.4.3动态粘弹性

2.4.4混炼胶硫化特性测试

2.4.5拉伸性能测试

第三章 结果与讨论

3.1硫黄扩散机理的研究

3.1.1可溶性硫黄的浓度扩散机理的研究

3.1.2不溶性硫黄的浓度扩散机理的研究

3.2硫黄与橡胶的作用

3.3 1mmNBR梯度材料的制备及形成机理

3.4分段硫化法制备2mm梯度材料

3.5原位硫黄改性橡胶技术的制备工艺的基础研究

3.5.1层压模式的影响

3.5.2硫化配方的影响

3.5.3硫化时间的影响

3.6探索提高梯度材料整体阻尼因子的技术方法

3.6.1原位硫磺改性的NBR硬质橡胶／AO-80共混物的阻尼性能

3.6.2 NBR橡胶功能梯度材料(FGM)／AO-80共混物的阻尼性能

3.7不同牌号的NBR并用扩宽阻尼温域

3.8硫黄对橡胶的交联和改性的研究

3.9两相共混的DMTA玻璃化转变的研究

3.9.1丁苯硬质橡胶／丁苯橡胶共混体系

3.9.2丁基橡胶／聚苯乙烯体系

3.9.3玻璃化转变向外扩散原因探讨

第四章 结 论

参考文献

致 谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介