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橡胶/纳米碳素复合材料的分散与界面研究

橡胶/纳米碳素复合材料的分散与界面研究

作者：吴思武华南理工大学

学位级别：硕士

纳米碳素具有优异的物理和机械性能，将其应用在橡胶的增强和功能化领域为制备高性能橡胶基纳米复合材料提供了新的机遇。众所周知，填料的分散状态和填料-基体间的界面相互作用是决定复合材料最终性能的两个关键因素。本文选用两种新... 详细信息

纳米碳素具有优异的物理和机械性能，将其应用在橡胶的增强和功能化领域为制备高性能橡胶基纳米复合材料提供了新的机遇。众所周知，填料的分散状态和填料-基体间的界面相互作用是决定复合材料最终性能的两个关键因素。本文选用两种新型的纳米碳素材料，多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化石墨烯(GO)，用于橡胶的增强和功能化，重点研究其在橡胶基体中的分散及界面相互作用。首先，开发了一种简单可靠的丁苯橡胶(SBR)/MWCNTs母料加工工艺，实现MWCNTs在橡胶基中高份数填充时的均匀解缠分散，制备了高性能且功能化的SBR/MWCNTs复合材料。结果表明，MWCNTs表面被SBR分子链有效浸润并包覆，在开炼过程中由于牢固的界面黏附作用以及橡胶分子链自身的弹性恢复力，MWCNTs被解缠并均匀地分散于基体中。复合材料的拉伸强度和模量，撕裂强度，导电率，导热率，耐磨性能均随着MWCNTs含量的增加有大幅提高。其次，为了进一步提高MWCNTs的增强效率，在母料制备过程中添加含硫促进剂二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)，利用高温模压增强SBR分子对MWCNTs的浸润包覆，同时TMTD受热分解在基体中构建轻度交联网络，极大的提高基体的弹性恢复力。结果表明，强化的界面黏附作用以及弹性恢复力有效地改善了MWCNTs团聚缠绕，局部出现了伸直取向。添加10phr MWCNTs的复合材料拉伸强度为文献报道最高值，拉伸模量，撕裂强度，导电率和耐磨性能均有一定提高。最后，利用不同的絮凝剂制备了两种界面键合方式的丁苯吡橡胶(VPR)/GO杂化材料，即离子键合体系(HVPR)和氢键键合体系(CaVPR)，并采用介电松弛谱仪(DRS)对其分子链段松弛动力学进行研究。结果表明，GO含量对CaVPR体系的本体链段松弛(α-松弛)没有影响，当GO含量达到1.5vol.%，HVPR体系的α-松弛减缓。相同GO含量下，HVPR体系的α-松弛略快于CaVPR体系。所有的杂化材料中均出现了一个归属于界面相的受限分子链段的松弛(i-松弛)。随着GO含量的增加，HVPR体系的i-松弛速率逐渐加快。而CaVPR体系的i-松弛速率则呈先加快后减缓的趋势。采用有效活化焓(heff)和脆性参数(m)对杂化材料的界面相互作用进行衡量。相同GO含量下，HVPR体系离子键相互作用强于CaVPR体系的氢键作用，因此HVPR体系的i-松弛速率均慢于CaVPR体系。

关键词：橡胶碳纳米管氧化石墨烯分散界面

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动态共价键交联橡胶的设计和性能

高分子学报 2019年第5期50卷 442-450页

作者：吴思武唐征海郭宝春华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

橡胶具有独特的高弹性,在国民经济和国防等许多领域中有着不可取代的作用.橡胶的交联是其获得高弹性的前提,只有经过交联的橡胶才具有实用价值.但通常交联所形成的共价网络具有不可逆特性,导致橡胶制品一旦成型即无法重塑,同时废弃后的... 详细信息

橡胶具有独特的高弹性,在国民经济和国防等许多领域中有着不可取代的作用.橡胶的交联是其获得高弹性的前提,只有经过交联的橡胶才具有实用价值.但通常交联所形成的共价网络具有不可逆特性,导致橡胶制品一旦成型即无法重塑,同时废弃后的橡胶制品回收利用十分困难.将动态共价键引入橡胶网络,可以将传统热固性橡胶转化为可重复加工的材料,对满足橡胶日益增长的可持续发展需求具有重要意义.本文首先简述了动态共价键对橡胶材料设计的意义,重点综述了烯烃橡胶网络中动态共价键的引入方法和性能效应,强调了通过界面动态共价键和牺牲键获得兼具可重复加工、高力学性能和功能的橡胶材料设计思路.最后对动态共价键交联橡胶面临的挑战和发展方向进行了展望.

关键词：橡胶动态共价键纳米颗粒界面交联增强

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可变形微区增强丁苯橡胶及其机理

高分子学报 2020年第2期51卷 198-204页

作者：张丽洁黄晶吴思武唐征海郭宝春华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

基于丁腈橡胶中腈基与金属离子的配位作用,设计了一种全新的含可变形微区的橡胶,即金属配位交联丁腈橡胶(NBR)作为可变形微区增强丁苯橡胶.随着可变形微区中配位键含量的提升,橡胶的强度和模量快速提高.引入20 wt%的丁腈橡胶,丁苯橡胶... 详细信息

基于丁腈橡胶中腈基与金属离子的配位作用,设计了一种全新的含可变形微区的橡胶,即金属配位交联丁腈橡胶(NBR)作为可变形微区增强丁苯橡胶.随着可变形微区中配位键含量的提升,橡胶的强度和模量快速提高.引入20 wt%的丁腈橡胶,丁苯橡胶的强度和模量分别提升2.6倍和3.2倍.这一体系的增强机理主要是金属配位交联NBR作为强但可变形微区,一方面模量更高的微区由于流体力学效应,使得橡胶整体模量提高;另一方面,在外力作用下,应力通过强的界面相互作用传递到微区,致使其在样品断裂之前发生强迫高弹形变,耗散机械能,从而显著增强橡胶.微区中强迫高弹形变可通过高温松弛回复,从而恢复力学性能.本工作为通过可变形微区的设计实现非极性橡胶的增强提供了一种新途径.

关键词：非极性橡胶可变形微区配位键增强

发挥优势提高农业综合开发在新农村建设中的作用

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中国农业综合开发 2006年第10期 21-22页

作者：吴思武湖南省通道县农发办

党的十六届五中全会提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，为当前和今后一段时期做好“三农”工作指明了方向。农业综合开发作为政府支持和保护农业发展的战略措施，财政支农的重要手段，应该在推进社会主义新农村建设的历史进程中... 详细信息

党的十六届五中全会提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，为当前和今后一段时期做好“三农”工作指明了方向。农业综合开发作为政府支持和保护农业发展的战略措施，财政支农的重要手段，应该在推进社会主义新农村建设的历史进程中发挥积极作用。

关键词：农业综合开发农村建设 “三农”工作社会主义历史进程农业发展政府支持

碳纳米点在橡胶耐热氧老化中的应用及机理研究

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碳纳米点在橡胶耐热氧老化中的应用及机理研究

2016年全国高分子材料科学与工程研讨会

作者：吴思武郭宝春华南理工大学材料科学与工程学院高分子材料与工程系

＜正＞二烯烃橡胶由于结构中存在丙烯基及不饱和键,其制品在使用过程中容易出现老化,进而降低其综合性能和可靠性。因此,橡胶制品中往往需要添加防老剂。而传统的橡胶防老剂均具有不同程度的毒性,容易造成环境污染。碳纳米点（CDs）,作...

＜正＞二烯烃橡胶由于结构中存在丙烯基及不饱和键,其制品在使用过程中容易出现老化,进而降低其综合性能和可靠性。因此,橡胶制品中往往需要添加防老剂。而传统的橡胶防老剂均具有不同程度的毒性,容易造成环境污染。碳纳米点（CDs）,作为一种新型的碳纳米颗粒,其合成方法简单,原料来源广泛,具有优异生物相容性以及极低的细胞毒性。基于此,本文采用柠檬酸（CA）为碳源,乙二胺（EDA）为钝化剂,通过微波热解法制备无毒的CDs,研究其对

关键词：

碳纳米点在橡胶抗热氧老化中的应用及机理研究

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碳纳米点在橡胶抗热氧老化中的应用及机理研究

2015年全国高分子学术论文报告会

作者：吴思武郭宝春华南理工大学材料科学与工程学院高分子材料与工程系

橡胶作为现代工业必不可少的材料,在使用过程中的老化会极大地降低其综合性能和可靠性。本文采用柠檬酸（CA）为碳源,乙二胺（EDA）为钝化剂,通过微波热解法制备无毒的碳纳米点（EDA-CDs）,并研究其对丁苯橡胶的（SBR）抗热氧老化性能... 详细信息

橡胶作为现代工业必不可少的材料,在使用过程中的老化会极大地降低其综合性能和可靠性。本文采用柠檬酸（CA）为碳源,乙二胺（EDA）为钝化剂,通过微波热解法制备无毒的碳纳米点（EDA-CDs）,并研究其对丁苯橡胶的（SBR）抗热氧老化性能的影响以及作用机理。HRTEM和UV-Vis光谱结果表明,所制备的EDA-CDs为伪球状颗粒,粒径在2-3 nm之间,具有石墨结构的特征吸收峰,且为非晶无定形结构,说明EDA-CDs的成功制备。此外DPPH自由基清除实验证明,EDA-CDs在溶液中具有优异的清除自由基能力。DSC测定氧化诱导期（OIT）表明,与4010NA相比,等量的EDA-CDs能显著延长SBR的OIT。电子自旋共振波谱证明EDA-CDs能有效清除SBR热氧老化中所形成的自由基。FTIR羰基指数进一步确认,EDA-CDs能抑制SBR热氧老化。拉伸测试和交联密度测定表明,EDA-CDs能降低老化过程中的过度交联,维持硫化胶的静态物理性能。综上,所制备的无毒EDA-CDs对提高SBR的抗热氧老化性能具有显著效果,这是由于EDA-CDs能有效清除老化过程中所产生的自由基,降低橡胶的氧化程度。

关键词：橡胶碳纳米点热氧老化自由基

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碳纳米点在橡胶复合材料中的应用研究

碳纳米点在橡胶复合材料中的应用研究

中国化学会2017全国高分子学术论文报告会

作者：邱敏吴思武郭宝春华南理工大学

碳纳米点（CDs）具有高荧光,低毒,生物相容性及加工方法简单等优点,为其应用于橡胶领域制备高性能及功能化弹性体复合材料提供新的思路和机遇。本研究以柠檬为碳源,乙二胺为钝化剂,通过微波热解法制备无毒的碳纳米点（CDs）,并研究其对... 详细信息

碳纳米点（CDs）具有高荧光,低毒,生物相容性及加工方法简单等优点,为其应用于橡胶领域制备高性能及功能化弹性体复合材料提供新的思路和机遇。本研究以柠檬为碳源,乙二胺为钝化剂,通过微波热解法制备无毒的碳纳米点（CDs）,并研究其对丁苯橡胶（SBR）抗热氧老化性能的影响以及作用机理。研究证明CDs具有优异的自由基清除活性,能有效抑制橡胶老化。利用埃洛石纳米管（HNTs）的中空结构,将CDs装载于管中,制备CDs-HNTs复合材料,研究其对丁苯橡胶（SBR）长效抗热氧老化性能的影响。研究表明CDs填载HNTs有利于橡胶长效抗热氧老化,保持其弹性和延展性。利用CDs表面高-NH2含量,将其作为橡胶交联剂,研究其对异戊橡胶（IR）的力学性能影响和相互作用机理。研究证明CDs在IR中同时起物理和化学交联作用,有效提高橡胶的强度,模量和韧性。

关键词：橡胶碳纳米点热氧老化补强

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动态共价交联橡胶:机遇与挑战

埃洛石纳米管对丙纶和PP/PET共混物的增强研究

橡胶工业 2023年第9期70卷 703-711页

作者：余双舰吴思武唐征海郭宝春张立群华南理工大学前沿弹性体研究院广东广州 510641

交联橡胶是一类典型的热固性高分子材料,一旦成型就难以重塑和再加工.大量废弃橡胶已经导致严重的"黑色污染"和资源浪费.升级回收利用和可持续发展是橡胶工业的重要需求.当前,除了回收利用现有的废弃硫化橡胶制品之外,从根源上解决橡胶... 详细信息

交联橡胶是一类典型的热固性高分子材料,一旦成型就难以重塑和再加工.大量废弃橡胶已经导致严重的"黑色污染"和资源浪费.升级回收利用和可持续发展是橡胶工业的重要需求.当前,除了回收利用现有的废弃硫化橡胶制品之外,从根源上解决橡胶材料绿色发展的关键在于开发可循环利用的新型交联橡胶.动态共价交联橡胶的发展为交联橡胶的高资源化回收利用提供了全新的机遇,但动态共价交联橡胶从概念走向实际应用仍面临诸多挑战.本文着眼于动态共价交联橡胶的连续再加工,总结了当前动态共价交联橡胶的发展现状以及所面临的困境,并对动态共价交联橡胶的发展提出了展望.

关键词：动态共价交联橡胶回收利用连续再加工热塑性硫化胶

来源：博看期刊评论

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埃洛石纳米管对丙纶和PP/PET共混物的增强研究

2013广东材料发展论坛——战略性新兴产业发展与新材料科技创新研讨会

作者：林腾飞吴思武唐征海郭宝春贾德民华南理工大学材料科学与工程学院高分子材料与工程系

通过母粒法制备PP/HNTs复合纤维,并选用EMH进行相容改性。结果表明,低份数的HNTs能在复合纤维中分散均匀,并在纺丝及牵伸过程中沿着纤维拉伸方向发生高度取向。加入1 wt%HNTs的PP/HNTs复合纤维,其断裂强度达到6.5 g/d,比聚丙烯纤维提高...

通过母粒法制备PP/HNTs复合纤维,并选用EMH进行相容改性。结果表明,低份数的HNTs能在复合纤维中分散均匀,并在纺丝及牵伸过程中沿着纤维拉伸方向发生高度取向。加入1 wt%HNTs的PP/HNTs复合纤维,其断裂强度达到6.5 g/d,比聚丙烯纤维提高了18.6%。选用SEBS-g-MAH以及HNTs改性PP/PET(90/10)共混塑料,通过二步法将HNTs优先分布在PP与PET的界面区,PP/PET复合材料的力学性能得到优化。与直接共混法比,二步法制备的复合材料的综合性能得到提高。HNTs的选择性分布是复合材料力学性能得到提高的重要原因。

关键词：