【摘 要】
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杜仲胶(EUG)作为一种天然高分子材料,与天然橡胶(NR)并用既可以改善橡胶制品的性能,也可以缓解我国天然橡胶自给率不足的问题。但由于提取工艺的限制,目前EUG只有固体橡胶没有胶乳产品,大大限制了EUG的应用。同时EUG反式聚异戊二烯分子链结构更加规整,常温下易结晶,干法混炼制备EUG时必须达到其熔点,与NR的混炼工艺差异大,影响了EUG/NR并用胶的性能,也存在着能耗高、填料不易分散等问题。湿法
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杜仲胶(EUG)作为一种天然高分子材料,与天然橡胶(NR)并用既可以改善橡胶制品的性能,也可以缓解我国天然橡胶自给率不足的问题。但由于提取工艺的限制,目前EUG只有固体橡胶没有胶乳产品,大大限制了EUG的应用。同时EUG反式聚异戊二烯分子链结构更加规整,常温下易结晶,干法混炼制备EUG时必须达到其熔点,与NR的混炼工艺差异大,影响了EUG/NR并用胶的性能,也存在着能耗高、填料不易分散等问题。湿法混炼是在液相中完成填料等助剂与橡胶复合的方法,具有能耗低、无粉尘污染、填料分散好等优势。本文制备了杜仲胶乳并采用湿法混炼工艺制备EUG/NR复合材料,避免了EUG和NR混炼工艺的差异,提高了填料的分散,改善了复合材料的性能。本论文第一部分(第二章)从拓宽杜仲胶的应用及湿法混炼所用胶乳的角度出发,采用溶液乳化法制备了杜仲胶乳。分别探究了乳化剂,搅拌速度及时间、p H值、除溶剂及浓缩方式等乳化工艺对EUG乳化效果的影响。研究发现,单一乳化剂不足以使EUG完全乳化,当采用聚氧乙烯醚Brij-52、Tween-20、SDBS三种乳化剂复配时,EUG可以完全乳化;采用复配乳化剂,通过高速搅拌均质机在8000 rpm转速下搅拌10 min进行乳化、旋转蒸发除去环己烷、离心浓缩除去多余水制备的杜仲胶乳具有优异的稳定性,平均粒径在330 nm左右,Zeta电位绝对值可达57,固含量高达54%。同时对杜仲胶乳进行表征证明,乳化并没有破坏EUG的基本结构,胶乳中仍存在大量结晶。本论文第二部分(第三章)采用湿法和干法两种混炼工艺制备了不同配比的杜仲胶/天然橡胶/炭黑(EUG/NR/CB)复合材料,系统研究了混炼方式对EUG/NR/CB复合材料力学性能、硫化性能、结晶性能及微观结构的影响。结果表明,随着EUG的加入,EUG/NR/CB复合材料的拉伸强度有所下降;与干法混炼相比,湿法混炼部分改善了CB在复合材料中的分散,复合材料保持了较好的力学性能;EUG/NR/CB复合材料拉伸疲劳性能随EUG的加入逐渐提高,当EUG并用量为20 phr时达到最高;同时混炼工艺对EUG/NR/CB复合材料的结晶性能影响不大,当EUG并用量在30 phr以内时,复合材料无明显的结晶。本论文第三部分(第四章)采用湿法和干法两种混炼工艺制备了不同配比的杜仲胶/天然橡胶/白炭黑(EUG/NR/Si O2)复合材料,系统研究了混炼方式对EUG/NR/Si O2复合材料物理机械性能、结晶性能等及微观结构的影响。结果表明,随着EUG的加入,干法混炼工艺制备的EUG/NR/Si O2复合材料中Si O2的分散急剧变差,复合材料的拉伸强度明显下降;而湿法混炼大幅改善了Si O2在橡胶基体中的分散,复合材料力学性能表现优异,拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等均明显优于干法混炼制备的复合材料;EUG/NR/Si O2复合材料拉伸疲劳性能随EUG的加入先提高后下降,当EUG并用量为10 phr时达到最高,同时相比于干法混炼,湿法混炼制备的复合材料拉伸疲劳性能更好。混炼工艺对EUG/NR/Si O2复合材料的结晶性能影响不大,当EUG并用量在30 phr以内时,复合材料无明显的结晶。
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