喷雾碳化法白炭黑在硅橡胶中的应用研究
硅橡胶由于其优异的性能广泛地应用于我们生活当中，其中甲基乙烯基硅橡胶有着耐高低温、耐老化性能好、电绝缘性优异、生理惰性好等优势，成为工农业、医疗行业、航空航天产业重要部件的必需品。但是硅橡胶本身力学性能较差，往往需要添加补强剂才能扩展它的应用范围，而白炭黑是众多补强剂当中应用效果最好的。本论文在考察硅橡胶用白炭黑的应用现状基础上，采用一种特殊沉淀法得到的白炭黑，即喷雾碳化法白炭黑，其具有绿色环保且分散性好等特点，用以代替价格昂贵的气相法白炭黑，并系统研究了其对硅橡胶性能的影响，获得如下结果: (1)对比研究了喷雾碳化法白炭黑和市售白炭黑的微观形貌、理化性质和对硅橡胶的补强效果。喷雾碳化法白炭黑具有粒径小、颗粒圆整度高、分布均一等特性，而市售沉淀法白炭黑团聚较严重;比表面积为200m2/g的喷雾碳化法白炭黑对硅橡胶的补强效果较好，拉伸强度可达7.3MPa;相比于沉淀法白炭黑，气相法白炭黑水分含量低、纯度高、堆积密度小，对硅橡胶的补强效果高于沉淀法白炭黑，并且研究表明，要获得较优性能的硅橡胶，白炭黑的比表面积通常为200m2/g。 (2)研究了不同结构的喷雾碳化法白炭黑的吸油值、比表面积、孔径、纯度等理化性质对硅橡胶补强效果的影响，结果表明:当喷雾碳化法白炭黑的吸油值为3.0-3.2mL/g、比表面积为200m2/g、小孔径高结构、高纯度时，对硅橡胶的补强效果较好。又研究了喷雾碳化法白炭黑的堆积密度、羟基含量以及制备工艺等对硅橡胶补强效果的影响，结果表明:随着堆积密度的降低，白炭黑在硅橡胶中的分散变好，材料的力学性能不断提高。其中，采用气流粉碎后进行105℃热处理30min得到的喷雾碳化法白炭黑补强硅橡胶，材料的拉伸强度可达8.8MPa，优于市售的沉淀法白炭黑，接近气相法白炭黑。 (3)采用聚二甲基硅氧烷对喷雾碳化法白炭黑进行干法改性。红外光谱分析和热失重分析的结果证明聚二甲基硅氧烷已经成功接枝到白炭黑上。随着改性剂份数的增加，白炭黑疏水性增强，接触角增大，材料的拉伸强度呈下降趋势，断裂伸长率显著提升。当聚二甲基硅氧烷为10phr时，改性效果最佳，补强硅橡胶的断裂伸长率可达1125％;通过活化度的测定，改性白炭黑的疏水性高，活化度接近100％。
硅橡胶;喷雾碳化法;白炭黑;补强剂;理化性质
北京化工大学
硕士
材料工程
李晓林;吴宗勇
2021
中文
TQ333.93
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）