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橡胶/粘土纳米复合材料的制备方法及结构与性能的研究

作　者: 段学召
导　师: 梁玉蓉
学　校: 中北大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 粘土橡胶纳米复合材料原位有机改性-预膨胀法预膨胀法
分类号: TQ330.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

橡胶/粘土纳米复合材料因优异的性能受到广泛关注，制备剥离型的粘土/橡胶纳米复合材料一直是人们的研究重点和难点，因此实现剥离型粘土/橡胶纳米复合材料，将其推向工业化应用具有重要的实践意义。本课题主要基于橡胶/粘土纳米复合材料实际推广应用中的难点，以熔体法为基础提出了制备橡胶/粘土纳米复合材料的新型制备方法——原位有机改性-预膨胀法，分别考察了原位有机改性-预膨胀法、预膨胀法等不同方法制备的橡胶/粘土纳米复合材料的力学性能和微观结构；通过乳液法制备了橡胶/粘土纳米复合材料，探讨乳液法的絮凝机理和乳液法制备橡胶/粘土纳米复合材料的力学性能和微观结构。原位有机改性-预膨胀法制备粘土/橡胶纳米复合材料主要是在粘土有机改性的同时加入有机溶剂，通过三辊研磨机将粘土的有机改性和预膨胀一步实现，使粘土片层间距进一步扩大，橡胶大分子更容易插层到粘土片层间。通过考察分析有机溶剂的不同种类、有机溶剂在原位有机改性-预膨胀土中的不同质量分数对橡胶基纳米复合材料的力学性能、微观结构的影响，得出粘土制备和填充橡胶的内在规律，指导橡胶/粘土纳米复合材料的工业化应用、开发、推广。实验结果表明：原位有机改性-预膨胀法制得的橡胶/粘土纳米复合材料的力学性能和微观相态结构均优于熔体法和预膨胀法，同时该方法加工工序简洁、操作容易，充分体现了新型制备方法的可行性和优越性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-11
1 绪论  11-22
  1.1 课题来源  11
  1.2 选题背景及依据  11-12
  1.3 粘土的概述  12-16
    1.3.1 蒙脱土的结构  12-13
    1.3.2 粘土的性质  13-14
    1.3.3 粘土的改性  14-16
  1.4 粘土/橡胶纳米复合材料  16-20
    1.4.1 粘土/橡胶复合材料的结构  16-17
    1.4.2 粘土/橡胶纳米复合材料的制备方法  17-19
    1.4.3 橡胶/粘土纳米复合材料的性能  19-20
  1.5 课题的目的及意义  20-22
2 实验部分  22-28
  2.1 实验材料及基本配方  22-24
    2.1.1 实验材料  22-23
    2.1.2 实验基本配方  23-24
  2.2 实验设备及表征仪器  24
  2.3 实验工艺  24-25
    2.3.1 无机粘土的有机化处理  24
    2.3.2 有机粘土的预膨胀  24-25
    2.3.3 原位有机改性-预膨胀粘土处理过程  25
    2.3.4 预膨胀粘土处理过程  25
  2.4 橡胶/粘土纳米复合材料的制备熔体制备方法  25
  2.5 橡胶/粘土纳米复合材料乳液制备方法  25-26
  2.6 实验测试方法  26-28
    2.6.1 常规力学性能测试  26
    2.6.2 微观结构表征  26-28
3 原位有机改性-预膨胀法制备橡胶纳米复合材料  28-49
  3.1 原位有机改性-预膨胀法制备粘土/NBR 纳米复合材料的研究  28-39
    3.1.1 丙烯酸对粘土/NBR 纳米复合材料的力学性能与微观结构的影响  28-32
      3.1.1.1 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的力学性能分析  28-29
      3.1.1.2 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的 XRD 图谱分析  29-30
      3.1.1.3 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的 TEM 分析  30-32
    3.1.2 无水乙醇对粘土/NBR 纳米复合材料的力学性能与微观结构的影响  32-36
      3.1.2.1 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的力学性能分析  32
      3.1.2.2 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的 XRD 图谱分析  32-33
      3.1.2.3 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的 SEM 分析  33-34
      3.1.2.4 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的 TEM 分析  34-36
    3.1.3 正丁醇对粘土/NBR 纳米复合材料的力学性能与微观结构的影响  36-39
      3.1.3.1 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的力学性能分析  36
      3.1.3.2 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的 XRD 图谱分析  36-37
      3.1.3.3 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的 SEM 分析  37-38
      3.1.3.4 原位有机改性-预膨胀法制备 NBRCNs 的 TEM 分析  38-39
  3.2 原位有机改性-预膨胀法制备粘土/SBR 纳米复合材料的研究  39-47
    3.2.1 丙烯酸对粘土/SBR 纳米复合材料的力学性能与微观结构的影响  39-42
      3.2.1.1 原位有机改性-预膨胀法制备 SBRCNs 的力学性能分析  39
      3.2.1.2 原位有机改性-预膨胀法制备 SBRCNs 的 XRD 图谱分析  39-40
      3.2.1.3 原位有机改性-预膨胀法制备 SBRCNs 的 SEM 分析  40-42
    3.2.2 无水乙醇对粘土/SBR 纳米复合材料的力学性能与微观结构的影响  42-44
      3.2.2.1 原位有机改性-预膨胀法制备 SBRCNs 的力学性能分析  42
      3.2.2.2 原位有机改性-预膨胀法制备 SBRCNs 的 XRD 图谱分析  42-44
    3.2.3 正丁醇对粘土/SBR 纳米复合材料的力学性能与微观结构的影响  44-47
      3.2.3.1 原位有机改性-预膨胀法制备 SBRCNs 的力学性能分析  44
      3.2.3.2 原位有机改性-预膨胀法制备 SBRCNs 的 XRD 图谱分析  44-45
      3.2.3.3 原位有机改性-预膨胀法制备 SBRCNs 的 SEM 分析  45-47
  3.3 不同有机溶剂对原位有机改性-预膨胀法制备橡胶/粘土纳米复合材料性能影响的比较  47-48
  3.4 小结  48-49
4 预膨胀法制备橡胶/粘土纳米复合材料  49-61
  4.1 预膨胀法制备粘土/NBR 纳米复合材料力学性能特征与微观结构的研究  49-55
    4.1.1 丙烯酸对粘土/NBR 纳米复合材料力学性能特征与微观结构的影响  49-51
      4.1.1.1 预膨胀法制备粘土/NBR 纳米复合材料力学性能分析  49-50
      4.1.1.2 预膨胀法制备粘土/NBR 纳米复合材料 XRD 图谱分析  50-51
    4.1.2 无水乙醇对粘土/NBR 纳米复合材料力学性能特征与微观结构的影响  51-53
      4.1.2.1 预膨胀法制备粘土/NBR 纳米复合材料力学性能分析  51
      4.1.2.2 预膨胀法制备粘土/NBR 纳米复合材料 XRD 图谱分析  51-53
    4.1.3 正丁醇对粘土/NBR 纳米复合材料力学性能特征与微观结构的影响  53-55
      4.1.3.1 预膨胀法制备粘土/NBR 纳米复合材料力学性能分析  53
      4.1.3.2 预膨胀法制备粘土/NBR 纳米复合材料 XRD 图谱分析  53-55
  4.2 预膨胀有机粘土制备粘土/SBR 纳米复合材料的方法  55-60
    4.2.1 无水乙醇对粘土/SBR 纳米复合材料力学性能特征与微观结构的影响  55-57
      4.2.1.1 预膨胀法制备粘土/SBR 纳米复合材料力学性能分析  55-56
      4.2.1.2 预膨胀法制备粘土/SBR 纳米复合材料力学性能分析  56-57
    4.2.2 无水乙醇对粘土/SBR 纳米复合材料力学性能特征与微观结构的影响  57-59
      4.2.2.1 预膨胀法制备粘土/SBR 纳米复合材料力学性能分析  57
      4.2.2.2 预膨胀法制备粘土/SBR 纳米复合材料力 XRD 图谱分析  57-59
    4.2.3 正丁醇对粘土/SBR 纳米复合材料力学性能特征与微观结构的影响  59-60
      4.2.3.1 预膨胀法制备粘土/SBR 纳米复合材料力学性能分析  59
      4.2.3.2 预膨胀法制备粘土/SBR 纳米复合材料 XRD 图谱分析  59-60
  4.3 小结  60-61
5 乳液法制备橡胶/粘土纳米复合材料  61-66
  5.1 不同絮凝剂对橡胶性能的影响  61-62
    5.1.1 不同絮凝剂絮凝 NBR 胶乳时间的比较  61
    5.1.2 不同絮凝剂对粘土/NBR 纳米复合材料力学性能的影响  61-62
  5.2 改性剂的不同用量对乳液法制备 NBRCNS 性能和微观结构的影响  62-65
    5.2.1 CTAB 改性粘土 IR 谱图分析  62-63
    5.2.2 CTAB 粘土 XRD 图谱分析  63-64
    5.2.3 CTAB 改性粘土制备 NBRCNs、SBRCNs 的 SEM 图像分析  64-65
    5.2.4 乳液法制备橡胶/粘土纳米复合材料力学性能分析  65
  5.3 小结  65-66
6 橡胶/粘土纳米复合材料不同制备方法的比较  66-70
  6.1 不同法制备橡胶/粘土纳米复合材料的力学性能  66-67
  6.2 不同法制备橡胶/粘土纳米复合材料的微观结构表征  67-69
  6.3 小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-77
攻读硕士期间发表的学术论文及成果  77-78
致谢  78-79

橡胶/粘土纳米复合材料的制备方法及结构与性能的研究

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