碳纳米管/二氧化硅/炭黑/溶聚丁苯橡胶硫化胶性能研究

论文摘要

摘要碳纳米管／二氧化硅复合填料可以实现两种填料优势互补的效果,有效提高材料的综合性能。本文采用正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程制备碳纳米管／二氧化硅纳米复合填料（以下称MWNTs/SiO2）,并以偶联剂γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）对其进行改性。运用红外光谱、透射电镜、X射线衍射仪和差热分析仪等表征手段对其进行表征。通过机械混炼法制备了多壁碳纳米管／二氧化硅／炭黑／溶聚丁苯橡胶胶料（以下称MWNTs/SiO2/CB/SSBR）,研究了改性MWNTs/SiO2的用量对MWNTs/SiO2/CB/SSBR硫化胶机械性能、导热性能和动态力学性能的影响。结果表明：偶联剂能成功修饰碳纳米管表面的包覆层。随着改性MWNTs/SiO2含量的增加,胶料的正硫化时间（t90）缩短,硫化速率提高,MWNTs/SiO2/CB/SSBR硫化胶的力学性能和导热性能随之提高。由于碳纳米管／二氧化硅纳米复合填料的团聚,在其含量超过5 phr时,储能模量开始减小,玻璃化温度逐渐升高。当改性MWNTs/SiO2含量为10 phr时,与不加改性MWNTs/SiO2相比,硫化胶的拉伸强度增加了28%,M100增大了54.3%,断裂伸长率减小了14.3%,硬度增加了14%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 碳纳米管
• 1.1.1 碳纳米管简介
• 1.1.2 碳纳米管的纯化
• 1.1.3 碳纳米管的改性
• 1.2 碳纳米管/二氧化硅复合填料
• 1.3 碳纳米管/聚合物复合材料
• 1.3.1 碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法
• 1.3.2 碳纳米管/聚合物复合材料的性能
• 1.4 本课题的目的、意义及主要研究内容
• 2的制备及改性研究'>2 MWNTs/SiO₂的制备及改性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 碳纳米管的酸处理
• 2的制备'>2.2.4 MWNTs/SiO₂的制备
• 2'>2.2.5 KH570改性MWNTs/SiO₂
• 2.2.6 性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 酸处理对碳纳米管结构的影响
• 2的结构表征'>2.3.2 MWNTs/SiO₂的结构表征
• 2结构的影响'>2.3.3 KH570改性对MWNTs/SiO₂结构的影响
• 2.4 本章结论
• 2/炭黑填充溶聚丁苯橡胶硫化胶性能研究'>3 MWNTs/SiO₂/炭黑填充溶聚丁苯橡胶硫化胶性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 实验仪器
• 2/炭黑/橡胶硫化胶的制备'>3.2.3 MWNTs/SiO₂/炭黑/橡胶硫化胶的制备
• 3.2.4 性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 填料-橡胶相互作用研究
• 2/炭黑填充胶料的硫化特性研究'>3.3.2 MWNTs/SiO₂/炭黑填充胶料的硫化特性研究
• 2/炭黑/橡胶硫化胶的力学性能研究'>3.3.3 MWNTs/SiO₂/炭黑/橡胶硫化胶的力学性能研究
• 2/炭黑/橡胶硫化胶的拉伸断裂面形态观察'>3.3.4 MWNTs/SiO₂/炭黑/橡胶硫化胶的拉伸断裂面形态观察
• 2/炭黑/橡胶硫化胶的硬度研究'>3.3.5 MWNTs/SiO₂/炭黑/橡胶硫化胶的硬度研究
• 2/炭黑/橡胶硫化胶的动态力学性能研究'>3.3.6 MWNTs/SiO₂/炭黑/橡胶硫化胶的动态力学性能研究
• 2/炭黑/橡胶硫化胶的导热性能研究'>3.3.7 MWNTs/SiO₂/炭黑/橡胶硫化胶的导热性能研究
• 3.4 本章结论
• 4 结论
• 4.1 本课题主要结论
• 4.2 本文特色
• 4.3 尚待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献