改性碱木质素在天然橡胶中的应用-高分子化学与物理专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 改性碱木质素在天然橡胶中的应用学位论文完成日期： 改性碱木质素在天然橡胶中的应用 学位论文完成日期： 2016.04.18 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 万方数据 万方数据 摘要 改性碱木质素在天然橡胶中的应用 摘 要 碱木质素作为一种耐老化、价格低廉、环保等综合性能良好的新型填料被应用 于橡胶中受到广泛重视，但由于其表面具有极性基团，在非极性橡胶中的分散性差， 因此，开发出合理的改性方式对于提高其在非极性橡胶中的分散效果具有重要的意 义。本文详细考察了两种处理方法改性的碱木质素填充天然橡胶的规律，采用动态 热处理和预分散处理技术，以马来酸酐（MAH）或硅烷偶联剂（Si69）作处理剂对 碱木质素进行了表面改性处理，并通过橡胶加工分析仪考察了混炼胶内填料网络结 构特性对其动态力学性能的影响，并用扫描电镜观察了硫化胶的微观结构特性。 结果表明：碱木质素在天然橡胶中几乎没有填料-填料相互作用，并且结合胶含 量非常低，其 Payne 效应主要依赖于橡胶-橡胶间的相互作用。硫化胶的力学性能均 随碱木质素用量的增大而降低，而耐老化性随其用量的增加而增加；碱木质素与炭 黑并用时，当碱木质素用量为 10phr（两者比例 1:4）时，橡胶的动态力学性能、混 炼特性、门尼粘度、力学性能与全炭黑填充的均相近。随填料中碱木质素比例增大， 与全炭黑填充的橡胶相比各项性能下降明显。所以在炭黑填充的体系中，可以用少 量碱木质素代替，既环保节约，又能在基本维持力学强度的前提下改善橡胶的耐热 氧老化性能；接下来对碱木质素采用动态热处理，发现 AL1-MAH 胶料的力学性能 明显好于 AL1-Si69 胶料，经动态力学性能分析，AL1-MAH 胶料相对于 AL1-Si69 胶 料来说储能模量最高，损耗模量最低，所以 MAH 改性效果优于 Si69 改性；最后采 用两种处理方式，并以 MAH 作为改性剂，研究发现碱木质素采用动态热处理的效 果不如预分散处理，预分散处理过程虽复杂，但预分散处理能让碱木质素的羟基官 能团有更多的机会与 MAH 在分子水平进行反应。因此填充预分散处理碱木质素胶 料的交联密度、结合胶、储能模量、综合力学性能高于动态热处理。并且当 MAH 用量为 3 份时混炼胶的储能模量最高，损耗模量最低。硫化胶的拉伸强度、撕裂强 度、耐磨性、定伸应力最好，但是耐老性能变差。 关键词：天然橡胶 碱木质素 MAH Si69 动态热处理 预分散处理 I AB ABSTRACT APPLICATION OF MODIFIED ALKALI LIGNIN IN NATURAL RUBBER ABSTRACT Alkali lignin was used in rubber as a new type of filler because of its ageing resistance, low cost and environment-friendly properties. But its dispersion in non-polar rubber was poor because of the polar group on its surface. Therefore, it’s of importance to develop a reasonable modification way to improve the dispersion effect. In this paper, the laws of alkali lignin treated by two ways filling in natural rubber were investigated. The two ways were dynamic heat treatment and pre-dispersion treatment, respectively. Maleic anhydride (MAH) and silane coupling agent (Si69) were used for surface modification of alkali lignin. We used rubber processing analyzer to investigate the effect of the filler network structure characteristics on the dynamic mechanical properties. Also the microstructure properties of vulcanizates were observed by scanning electron microscopy (SEM