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超支化聚合物改性OMMT/HNBR纳米复合材料制备及其性能研究

作　者: 张磊昌
导　师: 刘丽
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 氢化丁腈橡胶 有机蒙脱土 纳米复合材料 超支化聚合物
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 28次
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内容摘要


在当今采油机械中，螺杆泵以其成本低，占地小，携带方便，制造工艺简单等诸多优点成为采油机械的主流。其中，定子橡胶一直以来是作为螺杆泵的弱势环节受到大家的研究和关注。有机蒙脱土(OMMT)是一种层状的硅酸盐材料，与高分子材料复合后可以在气体阻隔性，耐热性，耐老化性等诸多性能上有着明显的提升。本论文通过超支化聚合物改性有机蒙脱土，使其层间距扩大，进而使有机蒙脱土插层改性橡胶后获得较好的机械性能，耐老化性能和耐热性能。采用超支化聚酯Boltorn H20、H30和H40改性OMMT，采用XRD研究超支化聚合物改性OMMT的扩层效果，发现在超支化聚合物：OMMT=1:1时，其扩层效果最为明显。合成制备了超支化聚合物PEHO，分别使用原位聚合和物理共混对OMMT进行扩层研究。在相同条件下，原位聚合改性后OMMT/HNBR的力学性能优于超支化聚合物共混改性OMMT/HNBR的力学性能。在耐老化性能上，原位聚合改性OMMT/HNBR耐老化性能也优于物理共混法。研究对比了OMMT1.44p和OMMT1.24tl两种有机蒙脱土对纳米复合材料在力学性能，耐老化性能及热性能的影响。H20改性OMMT1.44p/HNBR纳米复合材料综合性能最佳，拉伸强度为15.51MPa，撕裂强度65.32MPa，断裂伸长度为663%。经老化后，拉伸强度，撕裂强度和断裂伸长率性能上强度下降为15.2%、15.4%和7.3%。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章 绪论  8-23
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 定子橡胶  9-12
    1.2.1 螺杆泵的工作原理  9-10
    1.2.2 定子橡胶的发展和研究  10-11
    1.2.3 定子橡胶国内外研究现状  11-12
  1.3 层状硅酸盐/HNBR 纳米复合材料  12-21
    1.3.1 纳米复合材料  12-13
    1.3.2 蒙脱土——层状硅酸盐代表性物质  13-14
    1.3.3 超支化聚合物——新型 OMMT 改性剂  14-19
    1.3.4 层状硅酸盐材料改性聚合物纳米复合材料  19-20
    1.3.5 层状硅酸盐/HNBR 纳米复合材料的国内外研究现状  20-21
  1.4 本文研究内容  21-23
第2章 实验部分  23-30
  2.1 实验所用试剂及仪器  23-24
  2.2 超支化高聚物的合成制备  24-25
    2.2.1 超支化聚合物单体的合成  24-25
    2.2.2 超支化聚合物 PEHO 的合成  25
  2.3 超支化聚合物改性 OMMT  25-26
  2.4 超支化聚合物改性 OMMT/HNBR 纳米复合材料制备  26-27
    2.4.1 纳米复合材料的基本配方  26
    2.4.2 插层工艺  26-27
    2.4.3 混炼工艺及硫化工艺  27
  2.5 实验结果表征  27-30
第3章 超支化改性 OMMT/HNBR 复合材料表征  30-55
  3.1 单体 EHO 的合成及表征  30-33
  3.2 PEHO 的结构分析  33
  3.3 超支化聚合物改性有机蒙脱土(OMMT)结构分析  33-39
    3.3.1 PEHO 物理共混改性 OMMT 的 SEM 结果  33-34
    3.3.2 超支化聚合物改性蒙脱土 XRD 分析  34-36
    3.3.3 超支化聚合物改性蒙脱土 FTIR 分析  36-37
    3.3.4 超支化聚合物改性对不同种类 OMMT 的影响  37-38
    3.3.5 不同插层方法对有机蒙脱土结构的影响  38-39
  3.4 插层工艺的确定  39-40
  3.5 未硫化橡胶的性能  40-42
    3.5.1 门尼粘度  40-41
    3.5.2 硫化时间  41-42
  3.6 超支化聚合物改性对 OMMT/HNBR 力学性能影响  42-49
    3.6.1 蒙脱土种类对 OMMT/HNBR 力学性能的影响  42-44
    3.6.2 超支化聚合物种类对 OMMT/HNBR 力学性能的影响  44-45
    3.6.3 改性方法对 OMMT/HNBR 力学性能的影响  45-47
    3.6.4 超支化聚合物改性对 OMMT/HNBR 的阿克隆磨耗影响  47-48
    3.6.5 超支化聚合物改性对 OMMT/HNBR 密度和邵氏硬度的影响  48-49
  3.7 改性 OMMT/HNBR 的耐老化和热力学性能  49-55
    3.7.1 超支化聚合物改性对 OMMT/HNBR 的耐热性能影响  49-51
    3.7.2 耐井液介质老化性能测试  51-55
结论  55-56
参考文献  56-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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