短纤维/白炭黑填充天然橡胶的流变与力学行为

作     者：黄登甲 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑强;宋义虎

授予年度：2015年

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 

主      题：天然胶 增强 流变行为 两相模型 

摘      要：白炭黑是橡胶常用补强填料,填充量大,补强效果显著。白炭黑可在橡胶基质中形成粒子网络,影响填充橡胶材料的流变和力学行为。短纤维具有独特的补强效果,使橡胶材料兼具橡胶的弹性和纤维的强度。改善补强剂的分散性及其与基体的相互作用,是制备白炭黑(SiO2)、短纤维双相填料补强橡胶的关键技术。本文以尼龙短纤维(NSF)增强天然橡胶(NR)混炼胶为研究体系,以马来酸酐接枝天然橡胶(MNR)为增容剂,制备短纤维增强橡胶母胶,考察增容剂、NSF含量对NR/NSF母胶动态流变行为的影响;考察增容前后硫化胶的机械力学性能及动态力学行为的变化。结果表明,NSF可显著提高橡胶材料的定伸应力、撕裂强度、动态模量等,增容后NSF分散更均匀,与NR相互作用增强。将NR/NSF母胶加入SiO2/NR混炼胶中,对比研究NR/NSF、NR/NSF/SiO2混炼胶的线性与非线性流变行为;改变SiO2含量,对比研究NR/SiO2、 NR/SiO2/NSF混炼胶的动态粘弹性;考察硫化胶材料的力学性能、动态力学行为与形貌特征。结果显示,SiO2和NSF间存在协同增强作用。修正的两相模型可很好地拟合动态流变曲线,双相填料填充混炼胶的补强因子和应变放大因子均较高,显著增加“粒子相的黏性与弹性贡献,限制“粒子相松弛。NSF和SiO2均提高模量、撕裂强度、硬度,降低损耗因子,有利于制备抗湿滑低滚动阻力的橡胶材料。