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丁腈橡胶耐热性和分解动力学研究

2020-12-03阅读(621)

丁腈橡胶耐热性和分解动力学研究

论文摘要

本文研究了甲基丙烯酸镁（MDMA）以及MDMA与传统填料（炭黑、白炭黑）并用补强NBR时,MDMA用量以及MDMA与炭黑、白炭黑不同的配比对NBR硫化特性、物理机械性能、耐热氧老化性能、耐高温性能、耐油性能等性能的影响规律。并通过TG-DTG分析了NBR在空气气氛中的热失重情况,利用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法等方法,系统地研究了NBR在空气中的热分解特性,定量分析了NBR的热稳定性。研究结果表明:MDMA对NBR有着很好的补强作用,硫化胶在保持高拉伸强度的同时还具有较高的拉断伸长率。增加MDMA用量可以提高NBR的硫化速度以及交联程度,提高NBR物理机械性能。NBR硫化胶高温下的物理机械性能远低于其常温下的物理机械性能,随着MDMA用量的增加,NBR高温下的物理机械性能逐渐增强,但MDMA用量超过30份以后,继续增加MDMA用量对NBR高温下的物理机械性能提升不再显著。MDMA可以提高NBR的耐热氧老化性能以及高温耐油性能,随着MDMA用量的增加,NBR耐热氧老化性能以及耐热油性能逐渐变强,综合来看,MDMA用量为30份时,NBR的耐热氧老化性能和耐油性能最佳。但MDMA对NBR压缩永久变形产生不利影响,随着MDMA用量的增加,NBR回弹性能变差,压缩永久变形增大。MDMA与炭黑或白炭黑并用补强NBR时,在MDMA用量不变的前提下,随着炭黑或白炭黑用量的增加,硫化胶的硬度、拉伸强度、撕裂强度、100%定伸应力等性能均逐渐增大,而拉断伸长率随炭黑增加先增大后减小,随白炭黑用量增加逐渐减小。增加炭黑或白炭黑用量可以提高NBR的耐热氧老化性能以及耐油性能,炭黑或白炭黑用量在2030份时,NBR耐热氧老化以及耐油性能最好。炭黑或白炭黑并用MDMA补强NBR可进一步提高NBR的耐高温性能,炭黑或白炭黑用量为30份时,NBR在100℃下拉伸强度仍可达到15MPa左右,高温下拉伸强度保持率可保持在50%以上。MDMA并用一定量的炭黑或白炭黑有利于降低NBR的压缩永久变形,但炭黑或白炭黑用量过大会导致压缩永久变形增大。NBR在空气气氛中热分解时存在两个分解过程,升温速率对NBR硫化胶的分解过程具有重要的影响,升温速率越快,测得的分解温度向高温方向移动;采用Kissinger最大失重率法求得,NBR硫化胶空气气氛中,第一分解阶段的活化能为177.466KJ/mol,第二分解阶段的活化能为158.550KJ/mol;Flynn-Wall-Ozawa法求得了不同失重率所对应的活化能Ea,发现,随着失重率的增加,NBR在空气气氛中第一分解阶段活化能随始失重率增加先增加后减小,第二分解阶段活化能随失重率增加逐渐下降;通过Coats-Redfern法求得NBR硫化胶空气气氛中第一分解阶段和第二分解阶段的反应级数均为n=1,说明NBR热分解反应类型与升温速率无关。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 橡胶的补强
  •     1.1.1 炭黑补强
  •     1.1.2 白炭黑补强
  •     1.1.3 不饱和羧酸金属盐补强
  •   1.2 橡胶的老化
  •     1.2.1 橡胶老化研究现状
  •     1.2.2 橡胶老化影响因素
  •     1.2.3 橡胶老化试验方法
  •   1.3 热分解动力学研究
  •     1.3.1 热分解动力学的研究概述
  •     1.3.2 热分析方法的种类
  •     1.3.3 热分解动力学原理
  •   1.4 课题研究目的及意义
  • 第二章 MDMA用量对NBR耐热性能的影响
  •   2.1 概述
  •   2.2 实验部分
  •     2.2.1 主要原材料
  •     2.2.2 主要实验设备及仪器
  •     2.2.3 实验基本配方
  •     2.2.4 试样的制备
  •     2.2.5 性能测试
  •   2.3 结果与讨论
  •     2.3.1 MDMA对 NBR混炼胶硫化特性的影响
  •     2.3.2 MDMA对 NBR硫化胶物理机械性能的影响
  •     2.3.3 MDMA对 NBR硫化胶热氧老化性能的影响
  •     2.3.4 MDMA对 NBR硫化胶耐油性能的影响
  •     2.3.5 MDMA对 NBR硫化胶高温物理机械性能的影响
  •     2.3.6 MDMA对 NBR硫化胶热稳定性的影响
  •     2.3.7 MDMA 对 NBR 硫化胶回弹性能和压缩永久变形的影响
  •   2.4 本章小节
  • 第三章 MDMA和传统填料并用对NBR耐热性能的影响
  •   3.1 概述
  •   3.2 实验部分
  •     3.2.1 主要原材料
  •     3.2.2 实验设备及仪器
  •     3.2.3 实验基本配方
  •     3.2.4 试样的制备
  •     3.2.5 性能测试
  •   3.3 结果与讨论
  •     3.3.1 MDMA/炭黑并用对NBR性能的影响
  •     3.3.2 MDMA/白炭黑并用对NBR性能的影响
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 丁腈橡胶热分解特性
  •   4.1 概述
  •   4.2 实验部分
  •     4.2.1 试样及仪器
  •     4.2.2 实验方法
  •   4.3 实验结果与讨论
  •     4.3.1 NBR的热分解过程分析
  •     4.3.2 Kissinger最大失重率法求活化能
  •     4.3.3 分解失重率对活化能的影响
  •     4.3.4 Coast-Redfern法求解反应级数n
  •   4.4 本章小节
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 丁明辉

    导师: 杜爱华

    关键词: 炭黑,白炭黑,热分解动力学

    来源: 青岛科技大学

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 有机化工

    单位: 青岛科技大学

    分类号: TQ333.7

    总页数: 78

    文件大小: 5331K

    下载量: 150

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