磁性纳米橡胶的制备与性能研究

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1、中北大学学位论文磁性纳米橡胶的制备与性能研究摘要本文系统地开展了磁性纳米Fe304粒子的制备、表征以及Fe304／天然橡胶(NaturalRubber，简称NR)／三元乙丙橡胶(Ethylene．Propylene．DieneMonomer，简称EPDM)磁性纳米橡胶的制备与性能研究。在Fe304纳米粒子的制备过程中，研究内容主要涉及不同反应条件对粒子粒径、磁性等性能的影响。然后，将所制磁性纳米Fe304粒子与橡胶基体进行复合，制备成磁性纳米橡胶，考察了磁性纳米Fe304粒子的不同添加浓度、不同尺寸及不同橡胶基体对磁性纳米橡胶物理力学性能、磁性能等的影响。研究结果表明：采用原位

2、化学共沉淀法制备的磁性纳米Fe304粒子纯度较高；聚乙二醇(Polyethyleneglycol，简称PEG)fl巨与Fe304粒子形成配位键，使磁性纳米Fe304粒子分散更均匀；反应温度、不同分子量聚乙二醇、溶液中铁离子的浓度、溶液中’Fe2+与Fe”的不同比例、NaOH浓度是影响粒子粒径、磁性能的主要因素。磁性纳米橡胶的物理力学性能研究结果表明，随着橡胶中磁性纳米粒子含量的增加，磁性纳米橡胶的拉伸强度先增大后减小；断裂伸长率逐渐减小；邵氏硬度随Fe304粒子份数的增加逐渐提高；饱和磁感应强度随粒子份数的增加一直增大，最大可达300T。XRD测试结果表明，在磁性纳米橡胶制备过

3、程中，混炼、薄通、硫化等工艺没有破坏纳米Fe304粒子的晶格，其磁性能也没有改变。添加不同尺寸纳米Fe304磁性粒子时，随着Fe304粒子尺寸的增大，磁性纳米橡胶的拉伸强度逐渐减小，当Fe304粒子尺寸超过130hm后，其拉伸强度开始变得平缓；饱和磁感应强度随着纳米Fe304粒子粒径的增大先增大后减小。以并用胶为基体的磁性纳米橡胶的耐老化、耐臭氧、耐酸碱性能均优于以天然橡胶为基体的磁性纳米橡胶；而耐油性能主要依赖于磁性粒子的性能。关键词：原位化学共沉淀法，磁性纳米Fe304粒子，磁性纳米橡胶，物理力学性能，磁性能中北大学学位论文PreparationandCharacteriz

4、ationofMagneticRubberNanocompositesBy：ZhouXingSu[LiuYaqingSuoervlsor：LinaoinABSTRACTInthepresentwork，thepreparationandcharacterizationofmagneticFe304nanoparticlesandmagneticrubber(NRandNR／EPDM)werestudied．Theeffectsofdifferentreactionconditionsonparticlesize，particlesize’distributionandmagne

5、ticpropertieswerestutiedindetail．Furthermore，theFe304nanoparticleswerethenincorporatedintorubbermatrixstopreparemagneticrubbernanocomposites．ThevariationsinmechanicalandmagneticpropertiesofmagneticrubbernanocompositeswereevaluatedasafunctionofFe304nanoparticlesloading，Fe304nanoparticlessizea

6、nddifferentrubbermatrixs．TheresultsshowedthatthemagneticFe304nanoparticleshavebeenobtainedbythein-situCO-precipitationmethod．Moverover，thepolyethyleneglycol(PEG)wereadsorbedonthesurfaceofmagneticFe304nanoparticles，whichCaneffectivelyprotectnanoparticles．TheFe304nanoparticlesizeandmagneticpro

7、pertiesdependedonthereactionconditionswerealsoinvestigated，suchasdifferenttemperature，molecularweightofPEGironconcentration，theratioofFe2+／Fe3+，NaOHconcentration．Thepropertiesofmagneticrubbernanocompositesasfunctionofnanoparticlesloadingwerealsostu