基于天甲橡胶的高性能弹性体制备及性能研究

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1、工程硕士学位论文基于天甲橡胶的高性能弹性体制备及性能研究作者姓名龚舟工程领域材料工程指导教师陈玉坤研究员校外指导老师袁军高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月12日PreparationandPropertiesofHighPerformanceElastomerBasedonMethylMethacrylateGraftedNaturalRubberADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GongZhouSupervisor：Prof.ChenYukunSouthChinaUniversityof

2、TechnologyGuangzhou,China分类号：TQ32学校代号：10561学号：201521002706华南理工大学硕士学位论文基于天甲橡胶的高性能弹性体制备及性能研究作者姓名：龚舟指导教师姓名、职称：陈玉坤研究员；袁军高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：材料工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计√应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：橡塑共混及改性论文提交日期：2018年4月15日论文答辩日期：2018年5月28日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：吴宏武委员：陈大华、曹贤武、何光建、戈明亮摘要天甲橡胶（MGNR）是天然橡胶（N

3、R）接枝改性领域唯一一种商业化的橡胶材料。由于甲基丙烯酸甲酯侧链的存在，MGNR的模量、耐磨性以及耐溶剂性都要优于NR。对MGNR的早期研究工作主要侧重于MGNR的制备方法及调控上，而关于MGNR应用的报道较少，影响了MGNR的应用。为了扩展MGNR的应用范围，本文研究了硫化体系、炭黑（CB）用量和种类对MGNR结构与性能的影响，并在此基础之上探究了并用胶比例、炭黑或白炭黑（Silica）用量对NR/MGNR复合材料结构与性能的影响，力求获得以MGNR为基础材料的高性能弹性体。具体工作内容如下：首先，采用过氧化物硫化体系、传统硫黄硫化体系和半有效硫黄硫化体系三种不同的硫化体系硫化天甲橡

4、胶，探究硫化体系对硫化胶加工特性、交联密度、力学性能、应力软化和耐磨性能的影响。结果表明：半有效硫黄硫化体系硫化天甲橡胶的综合性能最优，其拉伸强度为20.96MPa，100%定伸强度为8.80MPa。探讨了炭黑用量对MGNR结构与性能的影响。当炭黑用量为20phr时，天甲橡胶的拉伸强度最大为23.34MPa，相比于未添加炭黑时的拉伸强度20.96MPa提高了11.35%。当炭黑的填充量为50phr时，MGNR的门尼粘度ML(1+4)120℃高达110.24，焦烧时间2.17min，不适合制备结构复杂或较厚的制品。在N330、N660和N770三种牌号的炭黑中，添加N330后天甲橡胶的定

5、伸强度最大，应力软化效应最为明显，耐磨性能最佳。为了改善MGNR或MGNR/CB复合材料的加工性能，论文在MGNR加入NR，对复合材料的结构与性能进行了研究。结果表明：NR的引入提高了MGNR的加工性能和力学性能。NR/MGNR（70/30）复合材料的门尼粘度ML(1+4)100℃为23.19，比天甲橡胶门尼粘度ML(1+4)100℃（33.44）减少了30.65%。NR/MGNR（70/30）复合材料的拉伸强度为28.04MPa，比天甲橡胶的拉伸强度（21.10MPa）增加了33.78%。添加20phr炭黑后，NR/MGNR（70/30）复合材料的拉伸强度为33.09MPa，比未添加

6、炭黑时增加了18.1%。添加50phr炭黑后，NR/MGNR（70/30）复合材料的门尼粘度ML(1+4)100℃为36.59，比纯天甲橡胶的门尼粘度ML(1+4)120℃（110.24）大幅度减小，天然橡胶的引入提高了天甲橡胶/炭黑复合材料的加工性能和炭黑填充量。填加10phr白炭黑后，NR/MGNR（50/50）复合材料的拉伸强度为31.19MPa，最大断裂伸长率为605%。比未填充白炭黑时分别增加了42.36%和28.98%。通过拉伸断面分析可知，白炭黑提高了NRI与MGNR之间的相容性，进而影响了复合材料的力学性能。在低白炭黑填充量（10phr）下，制得力学性能优异（拉伸强度3

7、1.19MPa，断裂伸长率605%）的高性能弹性体。关键词：天甲橡胶；天然橡胶；加工性能；相容性IIABSTRACTMethylmethacrylategraftednaturalrubber(MGNR)istheonlycommercialmaterialinthegraftingfiledofnaturalrubber(NR).Themodulus,abrasionresistanceandsolventresistanceofMGNRis