秸秆/橡胶复合材料性能的研究

论文摘要

秸秆是一种农业资源,其主要成分是纤维素、半纤维素、木质素等,具有来源丰富,价廉,回收利用方便的特点。本文选用小麦秸秆,粉碎处理后,将秸秆粉末通过开炼机填充于天然橡胶或丁腈橡胶的基体中,分别制备了新型的秸秆/天然橡胶（NR）和秸秆/丁腈橡胶（NBR）复合材料,系统研究了秸秆的用量、尺寸、表面性质及处理方法对复合材料的工艺性能、力学性能、热性能和耐老化性能的影响。主要研究结果如下:1.秸秆加入NR后门尼黏度增大,流动性下降,加工流动性变差。秸秆/NR门尼黏度值随秸秆用量的增加而增大;在秸秆用量为15 phr时,加入的秸秆粒径越大,门尼黏度值越大。2.秸秆对NR和NBR的硫黄硫化体系均有明显的促进作用,随秸秆用量的增加,焦烧时间缩短,硫化速度加快。3.秸秆对NR只起填充作用。当秸秆用量为10-15 phr时,粒径为80-100目时,得到硫化胶的综合力学性能相对较好。材料的拉伸强度为14 MPa,300%定伸应力为6.0 MPa,撕裂强度为29.0 kN·m-1,邵尔A硬度为51度,拉断伸长率达到450%。采用不同硫黄硫化体系时,普通硫黄硫化体系（CV）的综合力学性能最佳,半有效硫黄硫化体系（SEV）次之,有效硫黄硫化体系（EV）最低。4.秸秆对NBR具有一定的补强作用。秸秆用量为15 phr,粒径为60目时,得到硫化胶的综合力学性能最好,拉伸强度达到7.7 MPa,撕裂强度23.0 kN·m-1,邵尔A硬度为64度。5.秸秆经碱化处理和用硅烷类偶联剂处理后均能明显提高复合材料的力学性能。研究发现,当秸秆用量为15 phr时,用2%的NaOH溶液碱化处理效果最佳;KH550的适宜用量为1.0 phr。6.秸秆/NR复合材料的耐热氧老化性能差,老化后硬度上升、拉伸强度降低、拉伸断裂伸长率下降。单独使用防老剂时,防老剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺（4010NA）对材料的防护效果较好;防老剂并用时,防老剂4010NA和防老剂2-巯基苯并咪唑（MB）能产生协同效应,能起到良好的防护效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 植物秸秆
• 1.1 植物秸秆的利用现状
• 1.2 植物秸秆的组成与结构
• 1.3 植物秸秆的性质
• 2 植物纤维的表面处理
• 2.1 物理方法
• 2.2 化学方法
• 2.3 添加界面改性剂
• 3 植物纤维/聚合物复合材料的结构
• 4 植物纤维/聚合物复合材料的性能
• 4.1 工艺性能
• 4.2 力学性能
• 4.3 降解性能
• 5 植物纤维/聚合物复合材料展望
• 6 本论文研究目标及工作
• 参考文献
• 第二章 秸秆/天然橡胶复合材料工艺性能的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 3.1 门尼粘度
• 3.2 硫化工艺性能
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 秸秆/天然橡胶复合材料力学性能的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 3.1 秸秆用量
• 3.2 SEM 分析
• 3.3 秸秆的粒径
• 3.4 秸秆的碱化处理
• 3.5 偶联剂 KH550
• 3.6 不同硫化体系
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 秸秆/天然橡胶复合材料热氧老化性能的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 3.1 秸秆/NR 复合材料的 TGA 分析
• 3.2 硫化体系对材料耐热性能的影响
• 3.3 防老剂的选择
• 3.4 防老剂的并用
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 秸秆/丁腈橡胶复合材料性能的研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 3 结果与讨论
• 3.1 秸秆用量对材料工艺性能的影响
• 3.2 植物秸秆用量对材料力学性能的影响
• 3.3 植物秸秆的粒径对材料力学性能的影响
• 3.4 植物秸秆的表面处理对材料力学性能的影响
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 1.结论
• 2.展望
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢
• 详细摘要