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本文采用溶液法分别将硫酸铁(Fe2(SO4)3)、氯化钴(CoCl2)与硫酸铜(CuSO4)三种过渡金属盐添加到丁腈橡胶(NBR)中,经热压成功制备出了NBR/Fe2(SO4)3、NBR/CoCl2以及NBR/CuSO4/S配位复合材料,并研究了配位复合材料的相关性能以及影响配位复合材料性能的因素。 采用溶液球磨法制备了NBR/Fe2(SO4)3配位复合材料。溶液球磨法将Fe2(SO4)3颗粒的平均粒径由10.23μm降至1.13μm,并使粒径大小分布变窄。电子顺磁共振谱仪(ESR)以及X射线光电子能谱分析(XPS)证明了NBR中的腈基(-CN)与Fe2(SO4)3中的Fe3+发生了配位反应。随着Fe2(SO4)3添加量的增加,配位复合材料的玻璃化转变温度(Tg)与交联密度逐渐增加。当Fe2(SO4)3添加量为15phr(parts per hundreds of rubber(or resin))时,NBR/Fe2(SO4)3配位复合材料综合力学性能最好,拉伸强度比纯NBR提高了873.8%。采用溶液球磨法制备出的NBR/Fe2(SO4)3配位复合材料的交联密度、拉伸强度、硬度、回弹性、伸张疲劳系数与耐老化性能均高于干法制备的NBR/Fe2(SO4)3配位复合材料。 采用溶液法将CoCl2添加至NBR中,经过200℃热压后制备出NBR/CoCl2配位复合材料。通过研究表明,CoCl2中的Co2+与NBR中的-CN发生了配位反应。当CoCl2添加量为10phr时,NBR/CoCl2配位复合材料的综合力学性能最好,拉伸强度比纯NBR提高了1576.4%。当CoCl2添加量相同时,溶液法制备出的NBR/CoCl2配位复合材料的拉伸强度比干法制备的NBR/CoCl2配位复合材料拉伸强度更高。通过扫描电子显微镜(SEM)观察发现,CoCl2与NBR有良好的相容性,在CoCl2添加量为5phr和10phr的NBR/CoCl2配位复合材料中CoCl2颗粒分散均匀,粒径均小于500nm,未出现团聚现象。 利用溶液球磨法将CuSO4、硫磺(S)以及硫化助剂添加到NBR中,经过热压后制备出了NBR/CuSO4/S配位复合材料。NBR/CuSO4/S配位复合材料中存在着CuSO4与-CN的配位交联和S与碳碳双键(C=C)的共价键交联,这两种交联方式互不影响。随着NBR/CuSO4/S配位复合材料中的CuSO4添加量增加,NBR/CuSO4/S配位复合材料的正硫化时间变长。在所有制备的样品中,热压温度为190℃下的CS-6配位复合材料的综合力学性能最优,拉伸强度可达27.6MPa,断裂伸长率依然可以保持在较高的601%。 建立了球粒模型和离子模型,确定了过渡金属盐的粒径、晶胞参数、摩尔质量、配位键键能、过渡金属离子的电负性均会对NBR/过渡金属盐配位复合材料的力学性能产生影响。推测出当过渡金属盐添加量较少时,配位键的键能对配位复合材料力学性能的影响程度要高于交联密度对配位复合材料力学性能的影响。当过渡金属盐添加量较多时,交联密度对配位复合材料力学性能的影响程度要高于配位键的键能对配位复合材料力学性能的影响。最终提出了NBR/过渡金属盐配位复合材料的实际结构模型。