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木质素作为仅次于纤维素的第二大天然高分子材料,其应用与开发吸引了研究者的广泛兴趣。论文针对碱木质素在橡胶应用过程中存在的工艺路线与环保问题,展开了系列研究。具体研究内容如下:1、利用硫酸锌、硫酸铝、硫酸镁/硫酸铝混合物替代无机酸中和碱木质素,并与钙基蒙脱土湿法球磨制备了三种不同无机盐修饰的碱木质素-蒙脱土复合物:硫酸锌修饰的碱木质素-蒙脱土复合物(Zn-LM)、硫酸铝修饰的碱木质素-蒙脱土复合物(Al-LM)、镁铝复合盐修饰的碱木质素-蒙脱土复合物(MgAl-LM)。利用粒径分析仪对球磨过程中产生物质的粒子种类和大小进行了分析。通过无机盐的添加量有效控制了球磨复合物的酸碱度。实验结果表明:木质素能有效分散蒙脱土,球磨4 h,复合物粒径可达3μm左右。本文用粒径分析仪对球磨工艺的动态过程进行了分析;用无转子硫化仪探究了橡胶复合材料的硫化特性;用万能试验机研究了橡胶复合材料的机械性能;用差示扫描量热仪(DSC)表征了橡胶复合材料界面的相容性。2、利用制备的木质素-蒙脱土复合物分别与不同极性的橡胶(丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶(BR))通过开炼机混合,热压成型后,制备了不同的橡胶复合材料。利用无转子硫化仪考察了橡胶复合材料的硫化特性,获得了最佳硫化工艺;利用万能试验机对橡胶制品的机械性能进行了测试。结果表明:填料具有较好的补强作用。Zn-LM/NBR在m_L/m_M=1:7,填料含量为70份时,拉伸强度为14.2 MPa,扯断伸长率为1041%;Al-LM/NBR在m_L/m_M=1:5,填料为含量为70份时,拉伸强度为13.0 MPa,扯断伸长率为925%;MgAl-LM/NBR在m_L/m_M=1:5,填料含量为60份时,拉伸强度为13.5MPa,扯断伸长率为968%。此时丁腈橡胶复合材料的机械力学性能较理想。Zn-LM/SBR在m_L/m_M=1:3,填料份数为60份,拉伸强度增加到18.3MPa,扯断伸长率增加到1830%;Al-LM/SBR在m_L/m_M=1:3,填料含量为70份时,拉伸强度增加到18.4 MPa,扯断伸长率增加到1754%;MgAl-LM/SBR在m_L/m_M=1:5,填料含量为60份时,拉伸强度增加到16.4 MPa,扯断伸长率增加到2317%。此时丁苯橡胶复合材料的机械力学性能较理想。Zn-LM/BR在m_L/m_M=1:3,填料含量为60份时,拉伸强度达到11.4 MPa,扯断伸长率达到1717%;Al-LM/BR在m_L/m_M=1:3,填料含量为70份时,拉伸强度达到11.0 MPa,扯断伸长率达到2089%;MgAl-LM/BR在m_L/m_M=1:3,填料含量为70份时,拉伸强度达到10.5 MPa,扯断伸长率达到2630%。此时顺丁复合材料的力学性能较理想。差示扫描量热仪(DSC)结果表明橡胶复合材料界面具有较好的相容性。本文所制备填料的主要原料为无机盐、碱木质素和蒙脱土,原料来源广,成本比传统填料炭黑更具优势,又解决了传统酸中和的木质素/蒙脱土填料制备工艺带来的废水和设备腐蚀等问题。因此,无机盐中和碱木质素与蒙脱土共混制备的复合物可望开发成一类环境友好、经济价值高的橡胶新型填料。