毕业论文--炭黑补强不同天然橡胶性能研究

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1、本科毕业设计说明书（论文）第37页共37页目次摘要1ABSTRACT11绪论11.1天然橡胶简介11.2微观结构对天然橡胶的影响21.3天然橡胶的补强61.4课题的提出及主要研究内容82天然橡胶的微观结构与特征分析82.1引言82.2实验部分82.3结果与讨论102.4本章结论193炭黑对天然橡胶性能的影响203.1引言203.2实验部分203.3结果与讨论213.4本章结论324结论334.1本课题主要结论334.2本文特色334.3尚待进一步研究的问题33致谢35参考文献36本科毕业设计说明书（论文）第37页共37页1绪论1.1天然橡胶简介天然橡胶是由橡胶树的乳汁制成。这种树的发现已有

2、二百多年的历史，是野生的，学名巴西橡胶树(Heveabrasiliesis)[1]，故天然橡胶也称巴西橡胶，简称NR。1876年英国人威克汉自巴西带回巴西橡胶树种子，在英国植物园育成橡胶树苗，先后运往锡兰(今斯里兰卡)、印度尼西亚、新加坡、马来西亚等地试种成功，建起栽培橡胶的胶园，而广为发展。后来，我国云南、海南、广东等地也大量栽培巴西橡胶树。其它产胶植物尚有银色橡胶菊(Partheniumargentatum)、杜仲树(EucommiaulmoidesOliv.)等十余种。据调查已发现含胶植物有两千余种，但产胶量极少[2]。视来源不同，天然橡胶可分为野生橡胶、栽培橡胶、橡胶草橡胶和杜仲胶

3、(马来橡胶)[3]。而若按加工方法区分，天然橡胶又可分为烟片胶、标准胶、颗粒胶和改性天然橡胶等等。天然橡胶的比重为0.91~0.93左右，能溶于苯、汽油中。天然橡胶受热时逐渐变软，在130~140℃下软化至熔融状态，200℃左右开始分解，270℃下则剧烈分解。天然橡胶具有较好的耐低温性能，其玻璃化温度为-70℃~-72℃[4]，在此温度下则呈显脆性。将天然橡胶缓慢冷却或长时间保存或者将天然橡胶进行拉伸，均可能使橡胶形成部分结晶。由于天然橡胶在应力作用下发生变形时能形成部分结晶，使之具有很大的自补强性，未加入炭黑增强的硫化胶就具有相当高的机械强度，其抗张强度为16.7~29.4MPa。天然橡

4、胶的弹性模量为2.94~5.38MPa左右，约为钢铁的1/30000，而伸长率则为其300倍左右。弹回率在0~100%范围内，可达70~80%以上。弹性伸长率最大可达1000%，在350%范围内伸缩时，其弹回率达85%以上，即永久(伸长)变形在15%以下。天然橡胶具有很好的耐屈挠性能，这是由于其滞后损失小，在多次变形时生热低的结果。天然橡胶为非极性高分子物，具有优良的介电性能，同时也使它的耐油性差。天然橡胶中含有较大量的不饱和双键，使之易于进行加成、环化、氧化、硫化等反应。加环化橡胶、氢氯化橡胶则是利用环化反应和加成反应而制得的，可用于配制胶粘剂和涂料等。天然橡胶易于氧化，故耐老化性能不佳

5、，应选择有效的防老剂加以防护[5]。本科毕业设计说明书（论文）第37页共37页天然橡胶用途广泛，作为通用橡胶可制造各种橡胶制品，主要用于子午线轮胎、鞋类、胶管、胶带、胶布、模型制品等工业橡胶制品。此外，也是制造电器用高级橡胶制品等的重要原料。随着科学的发展，人们对天然橡胶应用开发的研究已经越来越深入。1.2微观结构对天然橡胶的影响1.2.1天然橡胶的微观结构天然橡胶的微观结构包括天然橡胶的化学组成、分子量和分子量分布以及构象[6]。1.2.1.1天然橡胶的化学组成历史上人们对天然橡胶的化学组成的认识经历了相当长的一段时间。Faraday可能首先测定了天然橡胶分子的化学式，他于1826年报道

6、了他的发现。他断定橡胶仅含有碳、氢元素，与其测定结果相应的化学式为C5H8。许多年后Weber指出，天然橡胶分子是不饱和的，因为它和溴反应可生成化学式为C5H8Br2的物质。显然这是在双键上的加成反应。1927年Kemp用更精确、更可靠的氮化碘法，1924年Macallurn和Whitby用折光指数法均证实了Weber的论点。经过多人若干年的不懈研究，人们终于证实了天然橡胶是异戊二烯的聚合物，化学名为顺式—1，4—聚异戊二烯，其分子结构为：红外光谱研究明确表明，天然橡胶至少有97%是顺式—1，4—聚异戊二烯[7]。后来人们又发现，天然橡胶中除了含有顺式—1，4—聚异戊二烯外，还有少量其他非

7、橡胶成分存在，这些成分主要有丙酮抽出物、水溶物、灰分和蛋白质[8]。1.2.1.2天然橡胶的分子量和分子量分布天然橡胶之所以有良好的使用性能，其中一个重要因素是因为它有其特殊的分子量分布。[9]要表征天然橡胶的分子量分布，有以下几种方法可以表示其分子量分布的平均值：(1)数均分子量Mn数均分子量是所考虑的所有分子的分子量的简单算术平均值，各种大小之分子的数目都要计算在内。通常用渗透压法测定[10]。(2)重均分子量Mw当