EPDM/ZDMA復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能的表征
發(fā)布時(shí)間：2024-07-02 20:23
三元乙丙橡膠(EPDM)是由乙烯、丙烯和少量的第三單體共聚而成,其主鏈?zhǔn)秋柡偷耐闊N鏈,具有優(yōu)異的耐熱氧老化、臭氧老化、耐天候性、耐酸堿性,因此具有廣泛的應(yīng)用;但因其為非自補(bǔ)強(qiáng)性橡膠、強(qiáng)度很低,補(bǔ)強(qiáng)后才具有應(yīng)用價(jià)值。甲基丙烯酸鋅(ZDMA)是不飽和羧酸鹽的一種,是反應(yīng)性的補(bǔ)強(qiáng)劑,我們選用ZDMA用于EPDM補(bǔ)強(qiáng),提高EPDM的強(qiáng)度;ZDMA與EPDM兩者間存在極性差別,ZDMA在EPDM中分散性差、易團(tuán)聚,本課題旨在解決EPDM補(bǔ)強(qiáng)的同時(shí)提高ZDMA在EPDM中的分散性。針對(duì)提高EPDM的強(qiáng)度,本課題利用傅里葉紅外光譜儀(FTIR)、差示掃描量熱儀(DSC)、熱失重分析儀(TGA)先對(duì)不同型號(hào)ZDMA進(jìn)行了物性分析;進(jìn)而研究了不同型號(hào)ZDMA、ZDMA含量、加工過程參數(shù)(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、排膠溫度、加料順序)對(duì)EPDM補(bǔ)強(qiáng)性能的影響。為提高ZDMA在EPDM中的分散性,本課題選用石蠟油(Paraffin Oil)、氧化聚乙烯(OPE)來提高ZDMA的分散;另外,利用原位生成法提高ZDMA在EPDM中的分散,利用RPA應(yīng)變掃描曲線中的G’at 15%/G’at 0.5%值來量化分散性。最后本課題綜...
【文章頁數(shù)】：109 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 乙丙橡膠(EPR/EPDM)的概述
1.1.1 乙丙橡膠(EPR/EPDM)
1.1.2 EPDM的配合及加工
1.1.3 乙丙橡膠的應(yīng)用
1.2 橡膠的補(bǔ)強(qiáng)
1.2.1 傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)劑
1.2.2 插層法制備納米級(jí)補(bǔ)強(qiáng)劑
1.2.3 原位生成法制備補(bǔ)強(qiáng)劑
1.3 離聚體
1.3.1 羧基型離聚體
1.3.2 磷酸基型離聚體
1.3.3 磺酸基型離聚體
1.4 不飽和羧酸金屬鹽在橡膠基體中的應(yīng)用
1.4.1 作為交聯(lián)助劑應(yīng)用于橡膠基體
1.4.2 作為補(bǔ)強(qiáng)劑應(yīng)用于橡膠基體
1.4.3 不飽和羧酸鹽補(bǔ)強(qiáng)橡膠的特點(diǎn)
1.4.4 不飽和羧酸鹽補(bǔ)強(qiáng)橡膠的影響因素
1.5 不飽和羧酸鹽補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的研究
1.6 本論文研究的目的意義及主要內(nèi)容
1.6.1 選題的目的
1.6.2 研究內(nèi)容
第二章 甲基丙烯酸鋅對(duì)三元乙丙橡膠補(bǔ)強(qiáng)性能的影響
2.1 實(shí)驗(yàn)部分
2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
2.1.3 實(shí)驗(yàn)配方
2.1.3.1 不同牌號(hào)ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM的實(shí)驗(yàn)基本配方
2.1.3.2 ZDMA含量補(bǔ)強(qiáng)EPDM的實(shí)驗(yàn)基本配方
2.1.4 試樣制備
2.1.4.1 FTIR測試樣品的制備
2.1.4.2 TG測試樣品的制備
2.1.4.3 不同牌號(hào)ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM實(shí)驗(yàn)樣品的制備
2.1.4.4 不同ZDMA含量補(bǔ)強(qiáng)EPDM實(shí)驗(yàn)樣品的制備
2.1.5 性能測試
2.1.5.1 傅立葉紅外光譜(FTIR)測試
2.1.5.2 熱失重(TGA)測試
2.1.5.3 差示掃描量熱儀(DSC)測試
2.1.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
2.1.5.5 硫化特性測試
2.1.5.6 力學(xué)性能測試
2.2 結(jié)果與討論
2.2.1 ZDMA物性的分析
2.2.1.1 甲基丙烯酸鋅的傅里葉紅外光譜(FTIR)測試分析
2.2.1.2 甲基丙烯酸鋅的熱重(TGA)測試分析
2.2.1.3 甲基丙烯酸鋅的差示掃描量熱儀(DSC)測試分析
2.2.1.4 甲基丙烯酸鋅的掃描電子顯微鏡(SEM)測試分析
2.2.2 不同牌號(hào)ZDMA對(duì)EPDM性能的影響
2.2.2.1 不同牌號(hào)ZDMA對(duì)硫化性能的影響
2.2.2.2 EPDM/ZDMA硫化膠的SEM表征
2.2.2.3 不同牌號(hào)ZDMA對(duì)物理機(jī)械性能的影響
2.2.3 ZDMA含量對(duì)EPDM性能的影響
2.2.3.1 ZDMA含量對(duì)硫化性能的影響
2.2.3.2 RPA分析
2.2.3.3 不同ZDMA含量硫化膠的SEM照片
2.2.3.4 ZDMA含量對(duì)物理機(jī)械性能的影響
2.3 本章小結(jié)
第三章 加工過程參數(shù)對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.1 實(shí)驗(yàn)部分
3.1.2 實(shí)驗(yàn)原料
3.1.3 實(shí)驗(yàn)配方
3.1.3.1 不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速制備EPDM/ZDMA復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)配方
3.1.3.2 不同排膠溫度制備EPDM/ZDMA復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)配方
3.1.3.3 兩段法混煉工藝制備EPDM/ZDMA復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)配方
3.1.4 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
3.1.5 試樣制備
3.1.5.1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.1.5.2 排膠溫度對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.1.5.3 兩段法混煉工藝對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.1.6 性能測試
3.1.6.1 硫化特性測試
3.1.6.2 橡膠加工分析儀(RPA)測試
3.1.6.3 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
3.1.6.4 力學(xué)性能測試
3.2 結(jié)果與討論
3.2.1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.2.1.1 對(duì)硫化性能的影響
3.2.1.2 RPA分析
3.2.1.3 硫化膠的SEM照片
3.2.1.4 對(duì)物理機(jī)械性能的影響
3.2.2 排膠溫度對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.2.2.1 對(duì)硫化性能的影響
3.2.2.2 RPA分析
3.2.2.3 硫化膠的SEM表征
3.2.2.4 對(duì)物理機(jī)械性能的影響
3.2.3 兩段法混煉工藝對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.2.3.1 對(duì)硫化性能的影響
3.2.3.2 RPA分析
3.2.3.3 對(duì)物理機(jī)械性能的影響
3.3 本章小結(jié)
第四章 提高ZDMA分散性的研究
4.1 實(shí)驗(yàn)部分
4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
4.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
4.1.3 實(shí)驗(yàn)配方
4.1.3.1 石蠟油含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性研究配方
4.1.3.2 OPE含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性研究配方
4.1.3.3 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM性能影響的基本配方
4.1.4 試樣制備
4.1.4.1 石蠟油含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性樣品制備
4.1.4.2 OPE含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性樣品制備
4.1.4.3 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM性能的樣品制備
4.1.5 試樣測試
4.1.5.1 硫化特性測試
4.1.5.2 力學(xué)性能測試
4.1.5.3 橡膠加工分析儀(RPA)測試
4.1.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
4.2 結(jié)果與討論
4.2.1 石蠟油含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性的研究
4.2.1.1 石蠟油含量對(duì)EPDM/ZDMA硫化特性的影響
4.2.1.2 石蠟油含量對(duì)EPDM/ZDMA力學(xué)性能的影響
4.2.1.3 RPA分析
4.2.1.4 SEM表征
4.2.2 OPE含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性的研究
4.2.2.1 OPE含量對(duì)EPDM/ZDMA硫化特性的影響
4.2.2.2 OPE含量對(duì)EPDM/ZDMA力學(xué)性能的影響
4.2.2.3 RPA分析
4.2.2.4 SEM照片
4.2.3 ZnO/MAA摩爾比對(duì)原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM性能的影響
4.2.3.1 硫化特性
4.2.3.2 RPA分析
4.2.3.3 力學(xué)性能分析
4.2.3.4 SEM分析
4.3 本章小結(jié)
第五章 ZDMA對(duì)EPDM/EPR補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的探究
5.1 實(shí)驗(yàn)部分
5.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
5.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
5.1.3 實(shí)驗(yàn)配方
5.1.3.1 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM的基本配方
5.1.3.2 ZDMA對(duì)EPR補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理探究的基本配方
5.1.4 試樣制備
5.1.4.1 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM性能的樣品制備
5.1.4.2 ZDMA對(duì)EPR補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理探究樣品的制備
5.1.5 試樣測試
5.1.5.1 FTIR測試樣品的制備
5.1.5.2 硫化特性測試
5.1.5.3 力學(xué)性能測試
5.1.5.4 橡膠加工分析儀(RPA)測試
5.1.5.5 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
5.1.5.6 廣角X射線衍射(WAXD)測試
5.1.5.7 差示掃描量熱儀(DSC)測試
5.1.5.8 偏光顯微鏡測試
5.2 結(jié)果與討論
5.2.1 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的探究
5.2.1.1 FTIR分析
5.2.1.2 反應(yīng)機(jī)理的探討
5.2.2 ZDMA對(duì)EPR補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的探究
5.2.2.1 RPA分析
5.2.2.2 DSC分析
5.2.2.3 FTIR測試
5.2.2.4 XRD分析
5.2.2.5 偏光顯微鏡照片
5.3. 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士研究生期間發(fā)表的相關(guān)研究論文
本文編號(hào)：3999959
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摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 乙丙橡膠(EPR/EPDM)的概述
1.1.1 乙丙橡膠(EPR/EPDM)
1.1.2 EPDM的配合及加工
1.1.3 乙丙橡膠的應(yīng)用
1.2 橡膠的補(bǔ)強(qiáng)
1.2.1 傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)劑
1.2.2 插層法制備納米級(jí)補(bǔ)強(qiáng)劑
1.2.3 原位生成法制備補(bǔ)強(qiáng)劑
1.3 離聚體
1.3.1 羧基型離聚體
1.3.2 磷酸基型離聚體
1.3.3 磺酸基型離聚體
1.4 不飽和羧酸金屬鹽在橡膠基體中的應(yīng)用
1.4.1 作為交聯(lián)助劑應(yīng)用于橡膠基體
1.4.2 作為補(bǔ)強(qiáng)劑應(yīng)用于橡膠基體
1.4.3 不飽和羧酸鹽補(bǔ)強(qiáng)橡膠的特點(diǎn)
1.4.4 不飽和羧酸鹽補(bǔ)強(qiáng)橡膠的影響因素
1.5 不飽和羧酸鹽補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的研究
1.6 本論文研究的目的意義及主要內(nèi)容
1.6.1 選題的目的
1.6.2 研究內(nèi)容
第二章 甲基丙烯酸鋅對(duì)三元乙丙橡膠補(bǔ)強(qiáng)性能的影響
2.1 實(shí)驗(yàn)部分
2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
2.1.3 實(shí)驗(yàn)配方
2.1.3.1 不同牌號(hào)ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM的實(shí)驗(yàn)基本配方
2.1.3.2 ZDMA含量補(bǔ)強(qiáng)EPDM的實(shí)驗(yàn)基本配方
2.1.4 試樣制備
2.1.4.1 FTIR測試樣品的制備
2.1.4.2 TG測試樣品的制備
2.1.4.3 不同牌號(hào)ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM實(shí)驗(yàn)樣品的制備
2.1.4.4 不同ZDMA含量補(bǔ)強(qiáng)EPDM實(shí)驗(yàn)樣品的制備
2.1.5 性能測試
2.1.5.1 傅立葉紅外光譜(FTIR)測試
2.1.5.2 熱失重(TGA)測試
2.1.5.3 差示掃描量熱儀(DSC)測試
2.1.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
2.1.5.5 硫化特性測試
2.1.5.6 力學(xué)性能測試
2.2 結(jié)果與討論
2.2.1 ZDMA物性的分析
2.2.1.1 甲基丙烯酸鋅的傅里葉紅外光譜(FTIR)測試分析
2.2.1.2 甲基丙烯酸鋅的熱重(TGA)測試分析
2.2.1.3 甲基丙烯酸鋅的差示掃描量熱儀(DSC)測試分析
2.2.1.4 甲基丙烯酸鋅的掃描電子顯微鏡(SEM)測試分析
2.2.2 不同牌號(hào)ZDMA對(duì)EPDM性能的影響
2.2.2.1 不同牌號(hào)ZDMA對(duì)硫化性能的影響
2.2.2.2 EPDM/ZDMA硫化膠的SEM表征
2.2.2.3 不同牌號(hào)ZDMA對(duì)物理機(jī)械性能的影響
2.2.3 ZDMA含量對(duì)EPDM性能的影響
2.2.3.1 ZDMA含量對(duì)硫化性能的影響
2.2.3.2 RPA分析
2.2.3.3 不同ZDMA含量硫化膠的SEM照片
2.2.3.4 ZDMA含量對(duì)物理機(jī)械性能的影響
2.3 本章小結(jié)
第三章 加工過程參數(shù)對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.1 實(shí)驗(yàn)部分
3.1.2 實(shí)驗(yàn)原料
3.1.3 實(shí)驗(yàn)配方
3.1.3.1 不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速制備EPDM/ZDMA復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)配方
3.1.3.2 不同排膠溫度制備EPDM/ZDMA復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)配方
3.1.3.3 兩段法混煉工藝制備EPDM/ZDMA復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)配方
3.1.4 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
3.1.5 試樣制備
3.1.5.1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.1.5.2 排膠溫度對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.1.5.3 兩段法混煉工藝對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.1.6 性能測試
3.1.6.1 硫化特性測試
3.1.6.2 橡膠加工分析儀(RPA)測試
3.1.6.3 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
3.1.6.4 力學(xué)性能測試
3.2 結(jié)果與討論
3.2.1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.2.1.1 對(duì)硫化性能的影響
3.2.1.2 RPA分析
3.2.1.3 硫化膠的SEM照片
3.2.1.4 對(duì)物理機(jī)械性能的影響
3.2.2 排膠溫度對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.2.2.1 對(duì)硫化性能的影響
3.2.2.2 RPA分析
3.2.2.3 硫化膠的SEM表征
3.2.2.4 對(duì)物理機(jī)械性能的影響
3.2.3 兩段法混煉工藝對(duì)EPDM/ZDMA復(fù)合材料性能的影響
3.2.3.1 對(duì)硫化性能的影響
3.2.3.2 RPA分析
3.2.3.3 對(duì)物理機(jī)械性能的影響
3.3 本章小結(jié)
第四章 提高ZDMA分散性的研究
4.1 實(shí)驗(yàn)部分
4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
4.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
4.1.3 實(shí)驗(yàn)配方
4.1.3.1 石蠟油含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性研究配方
4.1.3.2 OPE含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性研究配方
4.1.3.3 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM性能影響的基本配方
4.1.4 試樣制備
4.1.4.1 石蠟油含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性樣品制備
4.1.4.2 OPE含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性樣品制備
4.1.4.3 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM性能的樣品制備
4.1.5 試樣測試
4.1.5.1 硫化特性測試
4.1.5.2 力學(xué)性能測試
4.1.5.3 橡膠加工分析儀(RPA)測試
4.1.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
4.2 結(jié)果與討論
4.2.1 石蠟油含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性的研究
4.2.1.1 石蠟油含量對(duì)EPDM/ZDMA硫化特性的影響
4.2.1.2 石蠟油含量對(duì)EPDM/ZDMA力學(xué)性能的影響
4.2.1.3 RPA分析
4.2.1.4 SEM表征
4.2.2 OPE含量對(duì)ZDMA在EPDM中分散性的研究
4.2.2.1 OPE含量對(duì)EPDM/ZDMA硫化特性的影響
4.2.2.2 OPE含量對(duì)EPDM/ZDMA力學(xué)性能的影響
4.2.2.3 RPA分析
4.2.2.4 SEM照片
4.2.3 ZnO/MAA摩爾比對(duì)原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM性能的影響
4.2.3.1 硫化特性
4.2.3.2 RPA分析
4.2.3.3 力學(xué)性能分析
4.2.3.4 SEM分析
4.3 本章小結(jié)
第五章 ZDMA對(duì)EPDM/EPR補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的探究
5.1 實(shí)驗(yàn)部分
5.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
5.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備
5.1.3 實(shí)驗(yàn)配方
5.1.3.1 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM的基本配方
5.1.3.2 ZDMA對(duì)EPR補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理探究的基本配方
5.1.4 試樣制備
5.1.4.1 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM性能的樣品制備
5.1.4.2 ZDMA對(duì)EPR補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理探究樣品的制備
5.1.5 試樣測試
5.1.5.1 FTIR測試樣品的制備
5.1.5.2 硫化特性測試
5.1.5.3 力學(xué)性能測試
5.1.5.4 橡膠加工分析儀(RPA)測試
5.1.5.5 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
5.1.5.6 廣角X射線衍射(WAXD)測試
5.1.5.7 差示掃描量熱儀(DSC)測試
5.1.5.8 偏光顯微鏡測試
5.2 結(jié)果與討論
5.2.1 原位生成ZDMA補(bǔ)強(qiáng)EPDM補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的探究
5.2.1.1 FTIR分析
5.2.1.2 反應(yīng)機(jī)理的探討
5.2.2 ZDMA對(duì)EPR補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的探究
5.2.2.1 RPA分析
5.2.2.2 DSC分析
5.2.2.3 FTIR測試
5.2.2.4 XRD分析
5.2.2.5 偏光顯微鏡照片
5.3. 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
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