發(fā)布時(shí)間：2020-10-21 20:32

　　 碳納米管是一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特,力學(xué)性能優(yōu)異,導(dǎo)電導(dǎo)熱系數(shù)高的新興碳家族材料,一經(jīng)問世便成為研究熱點(diǎn)。但同時(shí)碳納米管在加工應(yīng)用中也有一些缺點(diǎn),本文針對(duì)碳納米管不易分散,與基體結(jié)合力差的缺點(diǎn)對(duì)碳納米管進(jìn)行了表面改性;針對(duì)加工過程中的易飛揚(yáng)不易運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)制備出了預(yù)分散體;之后為進(jìn)一步改善碳納米管導(dǎo)熱性引入了粉煤灰來制備復(fù)合導(dǎo)熱填料;最后將制備好的改性碳納米管應(yīng)用到丁腈橡膠之中,利用其高導(dǎo)熱,高散熱以及改善橡膠高溫力學(xué)性能和老化保持率的優(yōu)點(diǎn)來延長膠料使用壽命并對(duì)膠料熱力學(xué)性能進(jìn)行測試表征,從而實(shí)現(xiàn)提高硫化效率,降低能耗,減少使用過程中產(chǎn)生的熱量,延長膠料使用壽命的目的。研究結(jié)果表明:添加了碳納米管后,丁腈橡膠的轉(zhuǎn)矩增大,硫化時(shí)間減少。為了改善碳納米管的分散性和與橡膠基體的結(jié)合力,對(duì)碳納米管進(jìn)行了兩種方法的表面改性。其中丙烯酸法改性的碳納米管對(duì)丁腈橡膠的增強(qiáng)作用較優(yōu),其拉伸強(qiáng)度,撕裂強(qiáng)度,定伸應(yīng)力都高于偶聯(lián)劑法改性的碳納米管,最佳用量為2phr。在高溫下,碳納米管能夠有效改善丁腈橡膠的高溫力學(xué)性能,其中丙烯酸法改性的碳納米管對(duì)丁腈橡膠高溫力學(xué)性能的改善更好。與未經(jīng)高速攪拌機(jī)處理的丙烯酸法碳納米管相比,處理后的改性碳納米管在各方面性能上都更加出色,說明利用高速攪拌機(jī)和丙烯酸原位反應(yīng)法改性碳納米管是一種可行的方案。添加丙烯酸法改性碳納米管的丁腈橡膠具有加工性能好,填料分散程度高,補(bǔ)強(qiáng)效果好的優(yōu)點(diǎn)。為了解決碳納米管不易加工,運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn),制備出碳納米管預(yù)分散體。同時(shí)因?yàn)橄鹉z基體不耐高溫,在擠出制備的過程中粘度大不便實(shí)現(xiàn)操作,經(jīng)分析選用易加工,相容性好的熱塑性彈性體SBS作為載體。經(jīng)探究得出SBS基碳納米管預(yù)分散體的最佳制備工藝為:組分比例SBS:CNTs:操作白油=2.5:1:1.5;攪拌機(jī)溫度190℃,以2800r/min的速度攪拌5min,再以1400r/min的速度攪拌5min最后以2800r/min的速度攪拌5min后排料,擠出機(jī)溫度200℃,轉(zhuǎn)速為150r/min。碳納米管預(yù)分散體對(duì)SBS的導(dǎo)電性有很大改善,添加量以12.5phr最佳。與直接添加相同組分相比,SBS基碳納米管預(yù)分散體對(duì)丁腈橡膠的力學(xué)性能影響較小,但解決了碳納米管的添加和運(yùn)輸問題,具有一定的實(shí)用性。由于碳納米管的長徑比高,因此在軸向方向上其導(dǎo)熱效果較好,但在徑向方向上導(dǎo)熱效果會(huì)變差,因此引入了球狀填料(粉煤灰)來改善其徑向方向的導(dǎo)熱性,制備出復(fù)合導(dǎo)熱填料。復(fù)合導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱效果比氧化鋁好,并且能在一定程度上改善膠料的物理機(jī)械性能。將復(fù)合填料等量替換炭黑N550后,NBR硫化膠的常溫力學(xué)性能隨著替換份數(shù)的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,NBR的導(dǎo)熱率隨著替換份數(shù)的增加而增加,NBR膠料的高溫力學(xué)性能保持率有所上升,復(fù)合導(dǎo)熱填料的最佳替換份數(shù)為10-20份。此時(shí)膠料的加工性能良好,Payne效應(yīng)低,分散性好。當(dāng)替換炭黑N550的量過多時(shí),橡膠基體在受力時(shí)容易出現(xiàn)缺陷。丙烯酸法改性碳納米管可以作為增容劑添加到NBR/EPDM共混膠中,能夠有效改善共混膠的性能。在老化過程中,隨著老化時(shí)間的延長,共混膠的硬度會(huì)逐漸增加,拉斷伸長率逐漸減小而拉伸強(qiáng)度先增加后減小,并且在一定溫度范圍內(nèi),老化溫度越高拉伸強(qiáng)度和硬度增加的速率越快,其中利用表面改性碳納米管做增容劑的共混膠力學(xué)性能的保持率和耐熱氧老化性要比沒有經(jīng)過共混的NBR好。通過實(shí)驗(yàn),擬合曲線方程和反應(yīng)活化能的計(jì)算,推算出NBR/EPDM共混膠的使用壽命要長于未經(jīng)共混NBR,經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際使用情況分析,該預(yù)測方法可行。
【學(xué)位單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ333.7
【部分圖文】：

概述在 1991 年被日本電鏡專家飯島教授所命名的[1]，制造出來，只是當(dāng)時(shí)還并沒有對(duì)它進(jìn)行過深入的研絲堆積問題引起了大家的廣泛關(guān)注，人們開始研究這些碳絲中的許多結(jié)構(gòu)實(shí)際上已經(jīng)和現(xiàn)在的碳納米末，多壁碳納米管的前身-碳纖維簇就已經(jīng)被新西蘭電制造出來了[2]。之后日本科學(xué)家也是通過電弧放納米管被命名后，其特殊的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的性能也陸續(xù)代起，碳納米管作為碳材料家族的新寵兒，對(duì)它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

膠概述膠（NBR）是通過低溫（5℃左右）乳液聚合的方法制備而成體是丁二烯與丙烯腈兩種單體。丁腈橡膠最早是在 1930 年由德于 1937 年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)[37]。目前全球大約有 30 多個(gè)國家業(yè)化生產(chǎn)，丁腈橡膠的品種牌號(hào)約有 400 多個(gè)。我國 NBR 的生中國石油吉林石化公司、中國石油蘭州化學(xué)工業(yè)公司和鎮(zhèn)江南能約在 30 萬噸/年[38]。膠的結(jié)構(gòu)與性能BR 的分子鏈結(jié)構(gòu)膠是一種常見的極性非結(jié)晶型橡膠，其極性來源于丙烯腈單體合成丁腈橡膠的過程中，兩種單體采用的是無規(guī)共聚的方法。子鏈結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)也取決于聚合溫度。丁腈橡膠的分子結(jié)構(gòu)

SBS 的分子鏈結(jié)構(gòu)，SBS 一般采用陰離子聚合法順序制備，即先用引發(fā)劑引發(fā)苯乙依次加入丁二烯和苯乙烯單體進(jìn)行共聚，這種制備方法所得到分子結(jié)構(gòu)式如下圖：
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本文編號(hào)：2850565