碳納米管-溶聚丁苯橡膠納米復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、碳納米管(CNTs)憑借自身優(yōu)異的性能而被應(yīng)用于復(fù)合材料的制備中,尤其是在橡膠行業(yè)中,CNTs作為一種功能性填料,它的添加不僅可以改善橡膠的力學(xué)性能,對橡膠的導(dǎo)熱、導(dǎo)電等性能也有一定的提升。但在CNTs/橡膠復(fù)合材料的制備中,CNTs的分散以及CNTs與橡膠基體之間的界面連接是首要解決的兩大問題。為此,本論文展開了如下研究:
  1.利用溶液混合法制備了CNTs/SSBR母膠,隨后將其與SSBR進(jìn)行機(jī)械混煉來制備CNTs/SSBR

2、復(fù)合材料。之后研究了母膠的溶液混合工藝對CNTs在母膠和復(fù)合材料中分散狀態(tài)的影響,以及對復(fù)合材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CNTs與SSBR溶液直接混合是CNTs/SSBR母膠的最佳制備工藝。此外,由于CNTs在加工過程中,當(dāng)其彎曲程度達(dá)到臨界值之后就會發(fā)生斷裂,因此在本部分研究中,還采用Salinas等人的研究結(jié)論對CNTs在雙輥開煉機(jī)上機(jī)械混煉后的臨界彎曲長徑比進(jìn)行理論計(jì)算,結(jié)果顯示,CNTs的理論臨界彎曲長徑比為33。
  

3、2.利用巰基硅烷偶聯(lián)劑將CNTs巰基化之后,將巰基化CNTs與SSBR溶液混合制備巰基化CNTs/SSBR母膠,隨后利用哈克密煉機(jī)將該母膠于140℃下高溫處理,使CNTs表面的巰基與丁苯橡膠中乙烯基發(fā)生“Thiol-ene”反應(yīng),利用傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)與核磁共振波譜儀(NMR)表征巰基化CNTs/SSBR母膠中兩組分的反應(yīng)情況后,之后將處理過的巰基化CNTs/SSBR母膠與SSBR生膠、橡膠助劑利用機(jī)械混合的方法制備巰基

4、化CNTs/SSBR復(fù)合材料,復(fù)合材料的一系列性能測試表明,經(jīng)過改性處理的CNTs其在復(fù)合材料中的分散明顯好于原始CNTs,而且?guī)€基化CNTs/SSBR復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率都略優(yōu)于CNTs/SSBR復(fù)合材料。
  3.利用碳碳弱鍵官能化溶聚丁苯橡膠(SBTR)對CNTs進(jìn)行改性處理,并借助FT-IR與熱重分析儀(TGA)對改性強(qiáng)后的CNTs進(jìn)行表征,結(jié)果表明,SBTR-CNTs的FT-IR譜圖中有SBTR的亞甲基、苯環(huán)、

5、丁二烯雙鍵的特征峰,TGA譜圖表明,SBTR-CNTs中SBTR的接枝量為19%。在將CNTs改性之后,以SSBR為基體,以改性前后的CNTs為填料制備SBTR-CNTs/SSBR、CNTs/SSBR復(fù)合材料,并通過一系列的性能分析考察SBTR接枝與否對復(fù)合材料的影響。結(jié)果表明,與CNTs/SSBR復(fù)合材料相比,SBTR-CNTs/SSBR復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、模量、導(dǎo)熱率都有所提升,這與SBTR改性CNTs之后,SBTR-CNTs與SS

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