矿物填充丁腈橡胶复合材料制备及其性能研究

作     者：何晓明 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：欧雪梅

授予年度：2021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：凹凸棒土 高岭土 丁腈橡胶 负载银 复合材料 

摘      要：丁腈橡胶(NBR)物理机械性能优异,耐油、耐苯、耐热、耐磨性好,已被广泛用于各种耐油制品,在汽车、航空航天、石油开采、石油化工等领域应用广泛,此外橡胶手套、食品包装用薄膜等方面也有广泛应用。凹凸棒土(AT)是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物,具有特殊的结构、高的比表面积、良好的吸附能力、较强的机械性能和热稳定性等特点,作为高分子材料增强增韧的纳米填料,其在橡胶、塑料等高分子材料领域应用前景广阔。本文从凹凸棒土原矿分析、表征入手,制备了载银凹凸棒土,利用硅烷偶联剂Si-69现场改性凹凸棒土,应用机械共混法制备了凹凸棒土/丁腈橡胶、载银凹凸棒土/丁腈橡胶、管状高岭土/丁腈橡胶、片状高岭土/丁腈橡胶等4种复合材料,对不同份数矿物材料填充丁腈橡胶的效果进行了比较,对其形貌、成分、结构等进行了表征,对复合材料的的硬度、撕裂强度、拉伸强度、100%定伸应力、门尼黏度、硫化性能、老化性能、耐油性能进行了测试,探讨了矿物材料及其改性材料对丁腈橡胶各项性能的影响。所做工作及结论如下:(1)发现当AT加入量小于10 phr时,AT/NBR复合材料硫化时间t在5 min左右,继续增加AT的加入量,t出现了较大幅度的跃迁,超过了11 min,从硫化情况判断AT加入量不超过10 phr时效率较高,为实际生产提供了借鉴。(2)将不同配比的AT-Ag逐份替代AT进行NBR填充,结果发现对橡胶的硫化性能影响很小,说明AT-Ag在硫化工艺上对NBR没有产生大的影响,这为AT-Ag充填NBR在实际生产上提供了依据。在AT/AT-Ag为3/7时出现了较大的突变,拉伸强度、100%定伸应力也均有小幅的增加,发现AT与AT-Ag的最佳配比为1:1。(3)三种矿物填料对复合材料的硬度影响都不大,仅出现了1个单位的变化;AT硫化时间t为3 min 35 s,而其他两种高岭土填料均超过了4 min,AT充填时硫化时间最短,且表现出了较好的充填性能。综合所有数据分析,AT/NBR的综合性能更优。