论文部分内容阅读
天然乳胶(NRL)是一种性能优异的可再生高分子材料,广泛应用于各类轮胎、胶管、工业制品及医疗卫生制品等。天然乳胶的橡胶烃成分为聚异戊二烯,分子链不饱和度高,易发生老化而失去使用价值。提升天然乳胶的耐老化性能对工业生产及社会建设具有重要意义。本论文以提升天然乳胶耐热氧老化性能为指向,通过优化天然乳胶制备工艺和不同形态无机纳米填料填充改性两个方面提升天然乳胶耐老化性能。研究内容及结论主要包括:1、使用超声分散仪对经行星球磨机球磨制备的硫化配合剂分散体进行超声预处理,制得预处理硫化天然乳胶膜(YS-NRL)。结果表明:经超声预处理工艺后配合剂分散体在天然乳胶中均匀分散,拉伸断面无明显颗粒。乳胶上下表面接触角差值降低至13.64°。同时YS-NRL交联密度提升,溶胀度降低9.5%,力学性能显著增强。经70℃,240h热氧老化后拉伸强度保持率高达89.41%。2、使用十二烷基三甲氧基硅烷(DDES)表面修饰颗粒状无机纳米碳酸钙(Nano-CaCO3)和纳米二氧化硅(Nano-SiO2),并采用乳胶共混法制备不同填充形式的颗粒状无机纳米粒子/天然乳胶复合材料。红外分析表明,DDES的硅氧烷基团与纳米粒子表面的羟基反应,在M-CaCO3、M-SiO2表面形成DDES接枝改性层。其中DDES添加量为15%时改性效果较优,M-CaCO3与M-SiO2接触角分别增至130.91°、123.43。,接枝百分比分别25.13%、44.07%。制备的乳胶复合材料中,M-CaCO3、M-SiO2共同填充天然乳胶所得CaCO3/SiO2/NRL样品性能尚佳,此时颗粒状填料在天然乳胶基体中分散均匀,与NRL共同组成颗粒填料-橡胶网络,表现出良好的纳米协同增强效应,使样品储能模量(G’)增大,损耗模量(G")降低,导热系数增加7.8%,溶胀度参数降低13.75%。同时,CaCO3/SiO2/NRL样品断面形貌均匀,裸露颗粒较少。经70℃,480h热氧老化后拉伸强度及撕裂强度保持率分别为81.45%、38.54%。3、采用DDES表面修饰经高能纳米冲击磨研磨后的层状纳米伊蒙土(Nano-ISIC),得到低片层数的改性纳米伊蒙土(M-ISIC),并通过乳胶共混法制备不同填充量的层状无机纳米粒子/天然乳胶复合材料(M-ISIC/NRL)。红外分析表明,DDES的硅氧烷基团成功与Nano-ISIC表面的羟基反应,形成接枝改性层。高能纳米冲击磨能有效提高纳米伊蒙土表面反应活性点,冲击磨4h后并改性的纳米伊蒙土表面接枝百分比高达53.08%,表面接触角提升至141.36°。当M-ISIC以1phr含量填充NRL所制得的M-ISIC/NRL样品中,层状无机纳米粒子较稳定包埋在乳胶基体中,分散均匀,有效促进乳胶的硫化交联反应,建立了稳定的层状填料-橡胶网络。经RPA测试分析,样品G’显著增大,G"降低。70℃下热氧老化240h后,样品拉伸强度及撕裂强度保持率高达86.75%、66.75%。受M-ISIC的片层结构阻隔作用的影响,天然乳胶导热系数降低了 18.22%,溶胀度参数降低19.43%。综上可得,颗粒状及层状无机纳米均能有效提升天然乳胶耐热氧老化性能,二者增强机理有所差异。其中颗粒状填料与天然乳胶间粘结力优于层状填料,制备所得颗粒状无机纳米粒子/天然乳胶纳米复合材料耐长时间热氧老化能力强。层状填料优异的阻隔性能赋予基材更优异的耐热、耐溶剂的性能,同时在短时间内热氧条件下,层状无机纳米粒子/天然乳胶纳米复合材料性能保持率较高。图[50]表[12]参考文献[171]。