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        高聚物工程

        2018-02-08 08:59:48
        關(guān)鍵詞:防老劑導(dǎo)熱性促進(jìn)劑

        離子液體改性氧化石墨烯對(duì)天然橡膠性能的影響Ⅰ.物理機(jī)械性能和導(dǎo)熱性能

        王經(jīng)逸,張旭敏,劉鵬章,等

        摘要:導(dǎo)熱橡膠不僅可以提供有效的散熱途徑,而且起到減震的作用,是航空、航天和電子電器等領(lǐng)域的重要部件之一。傳統(tǒng)的導(dǎo)熱填料在提高橡膠導(dǎo)熱性能的同時(shí),往往會(huì)導(dǎo)致機(jī)械性能的下降,制約了橡膠制品的應(yīng)用。氧化石墨烯(GO)是二維片層材料,具有機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、比表面積大和成本低等特點(diǎn),可同時(shí)提高聚合物的機(jī)械性能和導(dǎo)熱性能。離子液體(ILs)是一種室溫下呈液態(tài)的熔融鹽,可用作碳納米材料的改性劑。采用ILs(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽)改性GO(GO-ILs)填充天然橡膠(NR),研究 GO-ILs用量對(duì)NR硫化膠機(jī)械性能和導(dǎo)熱性能的影響。將粉末狀的GO與ILs按質(zhì)量比為1∶2研磨40 min,烘干備用;將NR在開(kāi)煉機(jī)上塑煉10 min,然后按照NR 100份,ZnO 4份,硬脂酸6份,促進(jìn)劑M 1.5份,防老劑RD 4份,硫磺3份,GO-ILs為變量,0~4份,加料順序?yàn)閆nO、硬脂酸、促進(jìn)劑M、防老劑RD、GO-ILs、硫黃進(jìn)行混煉,混煉均勻后薄通下片,停放24 h后,采用無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀在143℃下測(cè)定正硫化時(shí)間(t90),最后在平板硫化機(jī)上以 143℃×t90,制得硫化膠樣品。分別使用日本Shimadzu公司生產(chǎn)的FTIR-8400S型紅外光譜儀、德國(guó)Bruker公司生產(chǎn)的Advanced D8型 XRD、英國(guó)公司生產(chǎn)的inVia Raman光譜儀對(duì)GO-ILs進(jìn)行表征;拉伸和撕裂性能分別按照GB/T 528—2009和GB/T 529—1999進(jìn)行測(cè)試;硫化膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能采用美國(guó) TA公司生產(chǎn)的Q800型DMA分析儀對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)試,升溫速率 5℃/min,頻率 1 Hz,振幅 10 μm,溫度測(cè)試范圍為-80℃~50℃;導(dǎo)熱性能采用Anter Corporation公司生產(chǎn)的quickline-10按照ASTM E1530測(cè)量。通過(guò)FTIR、XRD和Raman分析發(fā)現(xiàn)ILs能插入GO,GO與ILs之間存在陽(yáng)離子-π電子相互作用,ILs能有效剝離GO,得到具有剝離程度的GO。良好剝離的GO-ILs能很好地分散在NR橡膠中,外加應(yīng)力經(jīng)由橡膠分子鏈傳遞到高強(qiáng)度的GO片層上,避免了橡膠分子鏈的過(guò)早斷裂,從而實(shí)現(xiàn)GO-ILs對(duì)NR硫化膠的優(yōu)異補(bǔ)強(qiáng)效果。當(dāng)GO-ILs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí),硫化膠的力學(xué)性能達(dá)到最佳,與未填充的NR硫化膠相比,其100%定伸應(yīng)力、300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度分別提高了51%、86%、6%和35%;GO-ILs能限制橡膠分子鏈的運(yùn)動(dòng),NR硫化膠的儲(chǔ)能模量稍有下降,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也降低。同時(shí)提高橡膠的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能一直是橡膠工業(yè)中的研究熱點(diǎn)。采用ILs對(duì)GO進(jìn)行有效剝離,并填充到NR中,剝離的GO-ILs在NR中形成有效的導(dǎo)熱通路,顯著提高了NR的導(dǎo)熱性能,當(dāng)GO-ILs質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4%,與未填充的NR相比,硫化膠的導(dǎo)熱系數(shù)可增加91.01%。通過(guò)ILs對(duì)GO的修飾,使得GO-ILs在橡膠中形成有效分散,構(gòu)建了良好的導(dǎo)熱通路,在提升橡膠導(dǎo)熱性能的同時(shí),提高了橡膠的力學(xué)性能。

        來(lái)源出版物:合成橡膠工業(yè), 2016, 39(1): 10-14

        入選年份:2016

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