论文部分内容阅读
本文主要研究了造纸黑液-蒙脱土复合物(BL-MMT)的制备及其在橡胶中应用,并研究了黑液-蒙脱土/橡胶复合材料的结构、性能及工业化应用。直接将黑液-蒙脱土混合物脱水制备了新型橡胶补强剂BL-MMT复合物,并分别应用于极性非拉伸结晶丁腈橡胶(NBR)、非极性非拉伸结晶顺丁橡胶(BR)及非极性拉伸结晶天然橡胶(NR)制备了相应的BL-MMT/橡胶复合材料。用X射线衍射仪(XRD)、透射电子电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、无转子硫化仪、万能试验机及热氧老化箱等研究了BL-MMT/橡胶复合材料的结构和性能之间的关系。将BL-MMT与NBR进行机械共混制备了相应的BL-MMT/NBR复合材料。探索了BL-MMT中木质素与蒙脱土质量比对复合材料结构和性能的影响。结果表明:随着BL-MMT中木质素与蒙脱土比例升高,蒙脱土在复合材料中的聚集体变小,分散变好,蒙脱土与基体橡胶的结合力强,木质素的Tg升高。机械性能先升高后降低,而热降解温度、老化性能逐渐下降。综合考虑,比例为1:1时综合性能最佳。将木质素与蒙脱土质量比为1:1的BL-MMT分别与NBR、BR、NR进行机械共混制备了相应的BL-MMT/橡胶复合材料。考察了BL-MMT用量对BL-MMT/橡胶复合材料结构与性能的影响。结果表明:BL-MMT复合填料相比纯MMT在三种橡胶中分散性更好,MMT与橡胶结合力强。MMT吸附了木质素,使木质素Tg升高,并促进BR结晶。随着BL-MMT含量的增加,橡胶中蒙脱土有所聚集,Tg逐渐升高。随着BL-MMT含量的增加,BL-MMT/NBR的机械性能先升高后降低,30份时出现最大值;BL-MMT/BR的机械性能逐渐提高;BL-MMT/NR机械性能先提高后降低,10份时出现最大值。随着BL-MMT份数的提高,橡胶复合材料热氧老化性能逐渐提高,T50%分解温度升高,热稳定性提高,但T10%降低。比较了 BL-MMT/橡胶与传统橡胶填料高耐磨炭黑(N330)补强橡胶的力学性能、热氧老化性能和热稳定性。结果表明:BL-MMT填充补强的NBR、BR、NR复合材料的综合力学性能和热氧老化性能分别达到甚至超过相同含量N330补强的NBR、BR、NR。用BL-MMT等量代替三角带底胶和枕轨垫板胶配方中N330进行了工业化应用研究。结果表明,BL-MMT复合填料填充的三角带底胶、轨枕垫板胶与原N330配方胶的综合性能相当。中试生产的三角带产品质量优良,经权威机构检验,其各项指标均超过了国家相关标准。黑液-蒙脱土复合填料是由环境污染物造纸黑液和廉价的蒙脱土所制备,其成本低廉,相比于传统填料炭黑具有明显的成本优势。所以BL-MMT是一种具有巨大环境效益和经济价值的产品。