福州大学至诚学院毕业设计(论文)开题报告.doc

福州大学至诚学院毕业论文开题报告

系别材料工程系学生学号学生姓名专业材料科学与工程年级2008级指导教师题目SiC纳米橡胶助剂的改性研究一、选题依据
要在橡胶加工中用好纳米材料，首先遇到的难题是如何让纳米级粉体材料顺利地进入橡胶，并均匀分散，因为只有制得橡胶/纳米材料的复合体才能发挥纳米效应。众所周知，凡是纳米粉体的颗粒直径都小于100nm，加之橡胶即使在炼胶时仍保持着高黏度流体状态。因此，要让纳米粉体顺利进入橡胶并均匀分散，决非易事。更因纳米材料的表面效应强烈，自我集聚倾向严重，容易导致附聚、结团。目前，常用的复合途径大致可分四种，即共混法、原位聚合法、溶液－凝胶法以及层间插入法。
(1)共混法可以通过三种方法来达到：
第一种是机械共混(干混)，也称熔融共混，可利用橡胶厂常用的炼胶机，趁胶料处于粘流状态便将纳米材料与胶料直接共混。此法之优点在于橡胶工厂可以自行完成复合，但缺点是纳米材料很难达到均匀分散。采取两段共混可以有所改进。目前，作为一种创新措施，是把纳米粉剂先做成母胶进行预分散，然后再加入到主体材料(橡胶)中进行二次分散，效果较好。也可以采取添加分散剂的办法，即先将分散剂包覆于纳米材料的表面，而后再进行共混，也都有一定的效果。第二种为溶液共混，在橡胶溶液中加入纳米粉体，搅拌均匀，除去溶剂后经干燥得到复合体。此方法的缺点是容易污染环境。第三种为乳液共混，用胶乳取代溶液，其他步骤与第二种相同。乳液共混有二个优点，即无因溶剂造成的公害，适用于难溶的胶种。为了加快复合，可以利用超声波加速共混过程。当超声波的能量达到一定的冲击水平时会产生“空化”效应，利用空化气泡的膨胀和爆破在反应区形成速度达到110m/s的冲击波并导致局部高温、高压，加速复合进程，取得快速、高效和节能三大效果。二、本课题拟解决的问题
如何让SiC纳米助剂顺利地进入橡胶，并均匀分散，因为只有制得橡胶/纳米材料的复合体才能发挥纳米效应。凡是纳米粉体的颗粒直径都小于100nm，加之橡胶即使在炼胶时仍保持着高黏度流体状态。更因SiC纳米助剂材料的表面效应强烈，自我集聚倾向严重，容易导致附聚、结团。三、解决办法或设计方案
1.制备脲醛改性酶解木质素-SiC纳米助剂复合物
（1）配置浓度为2%的NaOH溶液、浓度为12%的HCl溶液；
（2）称取15g酶解木质素，放入盛有225ml浓度为2%的NaOH溶液的三颈瓶中，搅拌15min，使酶解木质素完全溶解在NaOH溶液中；
（3）加入33ml甲醛溶液，水浴加热升温至80℃，回流搅拌反应1h；
（4）加入24.3g尿素、3.0g缩合反应促进剂C，继续反应1h；
（5）加入SiC纳米助剂30g；
（6）反应结束后，在搅拌的情况下缓慢滴加12%HCl溶液，调节pH值至3左右；
（7）静置沉淀30min，倾倒出上层清夜，离心分离，沉淀物用去离子水水洗三次，再把所得产物放入干燥箱进行干燥；
（8）将干燥好的脲醛改性酶解木质素-SiC纳米助剂复合物研磨至120目备用。
2.用木素磺酸盐溶液来浸泡SiC纳米助剂
（1）把50g的SiC纳米助剂加入木素磺酸盐溶液中浸泡并搅拌均匀；
（2）浸泡48小时后放入超声波离子振荡机里做离子振荡1小时；
（3）振荡后过滤、烘干。
3.将制得的纳米助剂改性木质素与乙丙橡胶混炼、
具体分析步骤如下：复合材料制备前，先将酶解木质素及其SiC纳米助剂改性物分别置于烘箱内于70℃下干燥8h。然后将橡胶、酶解木质素/SiC纳米助剂改性物、加工助剂（三盐、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙等）等按照配方称取好加入高速混合机内高速混合5min。混合好后，将混合物料置于双辊开炼机上进行混炼，开炼机的双辊温度为160℃。待混炼均匀后，出片。将片材裁成压片标准模具内腔的大小，模具预先置于温度为160℃的平板硫化机上预热5min。然后将裁好的片材放入模具内，预热5min。然后加压至15MPa，保压1min、放气，如此重复三次；最后保压3min，取出模具进行冷压，时间为30min。最后将得到的标准定型片材切成测试力学性能用的拉伸样条和冲击样条。
3.性能分析
（1）红外光谱分析
取少量经过干燥的样品与溴化钾研细，采用溴化钾压片法进行。
（2）测力学性能和冲击性能
万能试验机测定硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率，样品采用哑铃状标准拉样条，宽度
约为6.0mm。试验机标距为25.00mm，拉伸速度为500mm/min。
（3）硫化特性分析
用无转子硫化测定仪测定混炼胶的硫化曲线，确定160℃硫化条件下的焦烧时间及正
硫化时间。
（4）硬度分析
采用A型邵氏橡胶硬度计进行测量，每块硫化胶正反面各取10点进行测量，取其平
均值。
（5）老化性能分析
在电热恒温老化箱中进行，试样采用标准哑铃状，实施老化后再进行力学性能测试，
测试老化后的拉伸强度和