高性能白炭黑/胶清橡胶纳米复合材料制备与应用研究
胶清(SRL)是新鲜胶乳离心成浓缩胶乳时所产生的副产品，胶清中含有大量的水和非胶组分，橡胶烃含量很低，胶清的这些特性使得其难以有效利用。目前胶清最常用的用途是将其制备成胶清橡胶(SR)来进行使用，但是胶清橡胶的制备工艺需要大量的浓酸凝固，不仅造成大量废水而且酸根难以处理，污染环境;而制备出的胶清橡胶在性能方面要差于传统的天然橡胶，导致其应用困难。本课题是利用胶清中富含的非胶组分(主要为蛋白质)对白炭黑进行改性，其目的一方面是给胶清增加新的用途，变废为宝，提高胶清的利用率;另一方面是给白炭黑寻找一种新型的生物基表面改性剂，既减少硅烷偶联剂用量以降低成本，又减少因使用硅烷偶联剂造成的VOC排放。本论文采用胶清在白炭黑水浆中进行白炭黑有机改性，然后喷雾干燥得到胶清改性白炭黑粉体，既保证了白炭黑高效改性，又解决了胶清难以凝固的难题。 论文从三个部分对胶清改性白炭黑的改性效果和性能进行了分析。论文的第一部分是对胶清改性白炭黑粉末进行表征，即论文的第三章。通过热失重曲线(TGA)、红外曲线(FT-IR)、接触角、BET比表面积、扫描电镜(SEM)这些测试可以证明胶清对白炭黑进行改性可以降低白炭黑的亲水性，且胶清还会改变白炭黑聚集体的形貌，更有利于混炼分散。 论文的第二部分是将胶清改性的白炭黑填充到天然橡胶中制成复合材料，以此来评估胶清改性的白炭黑对于复合材料性能的影响，为论文的第四章。通过橡胶复合材料的混炼难易度、填料在橡胶中的分散、动/静态力学性能以及磨耗性能的分析，与没有经过改性的白炭黑相比，胶清改性的白炭黑能够提高胶料的力学以及磨耗性能，但差于传统硅烷偶联剂改性效果。 论文的第三部分是对第二部分的改进，即将胶清改性的白炭黑与Si69并用来提高改性白炭黑的性能，为论文的第五章。在该部分采用了不同含量的胶清改性白炭黑分别并用不同含量的硅烷偶联剂，通过各项性能测试来判断性能变化的趋势。通过纵向和横向的综合对比发现，8％(占白炭黑质量百分比，下同)胶清改性的白炭黑并用2.9％Si69时综合性能可达到未改性的白炭黑并用8％Si69时的水平，可以减少成本和降低VOC的排放，并且胶清改性的白炭黑可以使胶料更加容易混炼。
橡胶复合材料;纳米结构;胶清;白炭黑;硅烷偶联剂;喷雾干燥
北京化工大学
硕士
材料工程
李晓林;李德新
2021
中文
TB332
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）