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离子液体改性白炭黑的研究与应用

赵明明  
【摘要】:金属氧化物、氮化物是常用的橡胶导热填料,但其在某种程度上影响橡胶的加工性能,增加橡胶的重量,同时其昂贵的价格制约了应用。因此,本文选用轮胎橡胶内常用的白炭黑补强剂作为导热助剂载体。虽白炭黑自身无导热性能或导热性较小,但由于其内部有较多孔隙,可使用具有优异的化学和热力学稳定性、较宽的温度范围、良好的导电导热性等优良特性的离子液体进行改性。 本文研究了不同橡胶填充剂的导热机理,在保持橡胶优良物理性能的基础上,通过离子液体这一绿色溶剂对白炭黑进行负载改性,将改性后的白炭黑加入天然橡胶内进行混炼,以提高橡胶导热性能。实验对合成的离子液体,改性前、后的白炭黑进行了FT-IR、TG、DSC和氮气吸附-脱附比表面积分析,并通过导热系数的测定,考察了改性白炭黑对橡胶导热性的影响。 实验结果表明:[C5mim]PF6、[C6mim]PF6、[C8mim]PF6这三种疏水性离子液体很好的负载在白炭黑上,并赋予白炭黑疏水性;经过相同碳数不同比例的离子液体、相同比例不同碳数离子液体改性后的白炭黑对比可知,其导热系数均大于改性前的导热系数,并说明了白炭黑的导热性提高的规律性。其中,经[C5mim]PF630%改性的导热系数最高,达到0.289W/(m·K),与改性前的0.175W/(m·K)相比,导热系数提高了65.14%。从降低成本,节约能耗等方面考虑,此试样最适合工业生产,并且能够达到我们以离子液体技术制备高导热性的橡胶导热助剂、更大的提高轮胎橡胶“绿色化”水平的要求。


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