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硅藻土有机改性及应用的研究

柳冈  
【摘要】:本论文以有机改性硅藻土并用其作为聚合物填料为目的,采用湿法工艺,以硅藻土原土为基本原料,以偶联剂KH-550 ,硬脂酸SSTA,醇类表面活性剂聚乙二醇PEG-400,阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠SDS,阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB和非离子表面活性剂山梨醇酐油酸酯Span80为改性剂,在悬浮体系中通过超声表面包覆法制备有机改性硅藻土,并对天然橡胶复合材料应用性能进行研究。 采用红外光谱(FTIR)、接触角、沉降时间、表观粘度、活化指数和吸油值对改性硅藻土进行分析表征。结果表明,各种改性剂对于改性硅藻土均有效果,其中Span80改性硅藻土效果最为明显,其沉降时间500min,表观粘度43mPa·s,活化指数80%,吸油值0.45。在此基础上,研究了Span80改性剂的工艺条件,包括Span80改性剂的用量、改性时间、改性温度、pH值、搅拌速率和改性方法对改性效果的影响。湿法工艺改性工艺的优化条件是Span-80有机改性硅藻土的用量为3%,改性温度60℃,改性时间90min,溶液pH为4,转速为500r/min。 在此优化条件下制备Span-80有机改性硅藻土,选择未改性硅藻土、改性硅藻土和白炭黑按照不同份数作为填料,对天然橡胶进行改性,参照常规方法,按照不同比例,填充天然橡胶,考察了最大力、拉伸强度、伸长率和邵氏硬度对橡胶性能的影响。力学性能分析结果表明,与白炭黑填充橡胶材料数值相比,填充量在40份时,伸长率、拉伸强度、最大力和邵氏硬度分别为1379%和1362%,11mPa和12mPa,153N和150N,54和55HA,填充量在60份时,伸长率、拉伸强度、最大力和邵氏硬度分别为1236%和1206%,9mPa和10mPa,137N和135N,60和59HA,填充量在80份时,伸长率、拉伸强度、最大力和邵氏硬度分别为1154%和1179%,7mPa和9.5mPa,120N和123N, 65和66HA。常规配比数值基本保持一致。说明,改性硅藻土改性天然橡胶在力学性能上与白炭黑改性天然橡胶相似。 另外,未改性硅藻土和改性硅藻土橡胶复合材料的储能模量,在-40℃时,分别为5MPa和7MPa在100℃时,分别为1.5 MPa和1 MPa,表明,改性硅藻土有效地提高了天然橡胶复合材料在较低和较高温度下的储能模量。


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