射流凝固丁苯橡胶结构与性能的研究

作     者：张金 

作者单位：海南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：符新

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：丁苯橡胶 射流凝固 复合材料 结构 性能 

摘      要：丁苯橡胶,简称SBR,由丁苯胶乳经絮凝、皂转化、洗涤、干燥及压块包装制得。目前丁苯橡胶工业上采用“高分子凝聚剂—硫酸凝固体系来生产丁苯橡胶(SBR-a),凝固过程中有大量废水产生,环境污染严重。对丁苯橡胶的凝固机理及方法进行研究,进而探索出一种丁苯橡胶绿色生产的凝固方法是本研究的目的所在。本文采用射流凝固方法来制备丁苯橡胶(SBR-j),分析了丁苯橡胶生胶的性能;同时采用RPA、TG、DMA、DSC、电子拉力试验机等仪器对炭黑／丁苯橡胶复合材料和纯胶硫化胶的结构与性能进行了表征及分析,研究结果如下：(1)SBR-j生胶的灰分含量和皂含量明显高于SBR-a, SBR-j的挥发分含量、有机酸含量反而低于的SBR-a,两者生胶的门尼粘度值相近。(2)红外分析表明SBR-j生胶和SBR-a生胶结构上稍有差异,SBR-j生胶在1540cm-1处产生了明显的歧化松香酸钾盐不对称振动的特征吸收峰,SBR-a生胶在1700cm-1产生了明显的有机酸中羰基伸缩振动的特征吸收峰。(3) SBR-j纯胶硫化胶的硫化诱导时间、焦烧时间、正硫化时间较短,其最大转矩值MH较低;但最低转矩值ML却较高;这表明SBR-j的加工安全性较差。SBR-j纯胶硫化胶与SBR-a纯胶硫化胶相比,其溶胀度较大,交联密度较小。SBR-j纯胶硫化胶的300%定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率永久变形均高于SBR-a纯胶硫化胶的相应指标;两者的邵氏硬度相同。SBR-j纯胶硫化胶的耐老化性能较好。SBR-j纯胶硫化胶与SBR-a纯胶硫化胶的玻璃化转变温度存在微小的差别。SBR-j纯胶硫化胶的初始热稳定性较好,SBR-j纯胶硫化胶的热失重率稍低。SBR-j纯胶硫化胶和SBR-a纯胶硫化胶的损耗因子随温度的变化趋势基本一致,SBR-a纯胶硫化胶的损耗因子的最大值高于SBR-j纯胶硫化胶。(4)炭黑/SBR-j复合材料的硫化诱导时间、焦烧时间、正硫化时间较短,其最大转矩值MH较低;但最低转矩值ML却较高;这表明炭黑/SBR-j复合材料的加工安全性较差。炭黑/SBR-j复合材料的溶胀度高于炭黑/SBR-a复合材料,相应的炭黑/SBR-j复合材料的交联密度小于炭黑/SBR-a复合材料。炭黑/SBR-j复合材料的断裂韧性明显优于炭黑/SBR-a复合材料,其永久变形也较大,炭黑/SBR-j复合材料的300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度低于炭黑/SBR-a复合材料。炭黑/SBR-j复合材料的耐老化性优于炭黑/SBR-a复合材料。在低应变水平下,炭黑/SBR-j复合材料的弹性模量高于炭黑/SBR-a复合材料的弹性模量;应变水平较高时,炭黑/SBR-j复合材料的弹性模量低于炭黑/SBR-a复合材料的弹性模量;炭黑/SBR-j复合材料的损耗因子高于炭黑/SBR-a复合材料。炭黑/SBR-j复合材料和炭黑/SBR-a复合材料的玻璃化转变温度差别微小。炭黑/SBR-j复合材料的初始热稳定性较好,其热失重率较高。炭黑/SBR-j复合材料和炭黑/SBR-a复合材料的损耗因子随温度的变化趋势一致,炭黑/SBR-a复合材料损耗因子的最大值高于炭黑/SBR-j复合材料。