微晶纤维素/天然胶乳复合材料的制备与表征

作     者：马滨 

作者单位：桂林电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩飞雪

授予年度：2020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）] 

主      题：天然胶乳 微晶纤维素 氧化石墨烯 力学性能 分散性 

摘      要：本论文从秸秆粉末出发制备微晶纤维素(MCC)作为天然橡胶胶乳(NRL)的补强填充材料,通过乳液共混法制备MCC/NRL复合胶膜,研究不同填料类型与MCC用量对复合胶膜硫化性能、硫化胶膜力学性能、老化性能、耐溶剂性能和断面微观形貌等的影响。在上述研究的基础上,制备了MCC/氧化石墨烯(GO)复合填料及MCC/GO/NRL三元复合材料,探讨复合填料的分散性及其对天然胶乳的补强作用。第一部分,MCC的制备。以秸秆粉末为原料,通过机械处理与化学水解方法制备MCC,采用PSD、SEM、XRD、FTIR等表征技术与聚合度测定实验(粘度法)等对其进行表征。结果表明:与秸秆粉末相比,MCC的长径比更优、比表面积更大,水中可以更好的分散,颗粒微观形貌主要呈现为棒状或短纤维状。相比于秸秆粉末,其表面粗糙度增大,结晶度提高、热稳定性改善,呈现出纤维素Ⅰ的晶型。第二部分,MCC/NRL复合胶膜的制备与表征。采用乳液共混法制备MCC/NRL共混乳液,通过铸模法与热空气硫化制备复合胶膜及硫化胶膜,研究不同填料类型与MCC用量对复合胶膜硫化性能、硫化胶膜力学性能、老化性能、耐溶剂性能和断面微观形貌等的影响。结果表明:复合胶膜硬度、交联密度增加的同时流动性降低。不同填料类型与MCC用量对硫化胶膜力学性能均有所改善,MCC用量增加,硫化胶膜的抗拉强度、断裂伸长率及300%定伸应力先增大后减小,当MCC用量为0.9份时,硫化胶膜具有较好的力学性能。第三部分,观察MCC/GO复合填料的分散性,制备MCC/GO/NRL三元复合材料,对比不同填料类型与MCC/GO复合填料用量对硫化胶膜的力学性能、老化性能、透气性、热稳定性和断面微观形貌等的影响。结果表明:复合填料中观察到部分GO片层附着于MCC纤维状颗粒表面的类似三维空间网络结构,复合填料的分散性优于氧化石墨烯单一填料种类。用量增加,硫化胶膜的抗拉强度、断裂伸长率及定伸应力先增大后减小,当复合填料的用量为2份时,胶膜的力学性能较好。同时,MCC/GO/NRL硫化胶膜的气体透过量较空白样降低,胶膜的气体阻隔性与致密性得到一定改善,热稳定性有所提高,但整体上的变化不大。