毕业设计环氧树脂在橡胶制品中的应用研究.doc
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1、 毕业设计(论文)环氧树脂在橡胶制品中的应用研究The Application of Epoxy resin in rubber products 班级 材料工程111 学生姓名 王璇 学号1132404120 指导教师 赵桂英 职称 副教授 导师单位 徐州工业职业技术学院材料工程系 论文提交日期 2013.10.18 摘 要环氧树脂具有优异的粘结性能、较高的强度,耐磨损和耐化学药品性以极高绝缘性。橡塑共混是将橡胶和塑料通过特定加工手段和方法混合在一起,从而使共混材料兼具橡胶和塑料的双重特性。了解和掌握环氧树脂的种类、结构、性能特点及其在橡胶改性中的应用,对于拓宽环氧树脂的应用领域具有一定的意
2、义,为将来进行橡胶配方设计、研究开发新产品奠定基础。本文综合了一些环氧树脂改性橡胶的文章,利用环氧树脂的优异的粘结性能、较高的强度,耐磨损和耐化学药品性以极高绝缘性等优点改性了橡胶耐热性、耐臭氧老化和耐天候老化性差的缺点,通过橡塑共混,得到了具有力学性能优异,以及其他物理化学性能优异的复合材料。关键词:环氧树脂;橡胶;共混;力学性能;改性AbstractEpoxy resin has excellent adhesion properties, high strength, wear resistance and chemical resistance at high insulation.
3、Rubber and rubber and plastic blends is processed through specific means and methods are mixed together, so that blends both the dual characteristics of rubber and plastic. Understanding and knowledge of the type of epoxy resin, structure, performance characteristics and its application in rubber mo
4、dified for broadening the field of application of epoxy resin has a certain significance for the future of rubber formulation design, research and development of new products lay the foundation.This combination of some of the rubber modified epoxy resin article, the use of the excellent adhesion pro
5、perties of the epoxy resin, high strength, abrasion resistance and chemical resistance to extremely high insulation resistance, etc. of the rubber-modified heat-resistant resistance, ozone aging and weather resistance shortcomings of poor, through the rubber blends, obtained with excellent mechanica
6、l properties, as well as other physical and chemical performance composite materials.Keywords: epoxy, rubber, blends, mechanical properties, modified目 录第一章 绪论1 1.1环氧树脂及其改性1 1.2环氧树脂在应用中的不足及改性1 1.3橡胶与环氧树脂橡塑复合材料的研究2第二章 环氧树脂对橡胶力学性能的影响3 2.1环氧树脂对EPDM性能影响的研究3 2.2 环氧树脂改性丁腈橡胶的研究3 2.3 乙烯基侧链环氧树脂对E-51/ NBR 体系的影
7、响4 2.4 环氧树脂增强天然橡胶顺丁橡胶并用胶的性能4 2.5 氧树脂对PA6EPDMGMAH共混体系性能的影响4 2.6 环氧树脂硫化体系对氯磺化聚乙烯橡胶性能的影响5 2.7环氧树脂增强聚氯乙烯丁腈橡胶共混胶的性能5 2.8 顺丁橡胶/环氧树脂橡塑复合材料的制备及性能研究6第三章环氧树脂对橡胶其他性能的影响7 3.1环氧树脂对聚硫密封胶耐高温性能的影响7 3.2 液体橡胶/环氧树脂复合材料的制备与性能研究7 3.3 环氧树脂硫化聚硫醚密封剂的性能研究7 3.4 丁腈橡胶/天然橡胶/环氧树脂复合材料共混片材制备初探8 3.5 橡胶环氧树脂复合补强胶片的制备及性能研究9 3.6 环氧改性有机
8、硅密封胶的研制9第四章 结论10参考文献11致谢12第一章 绪论1.1环氧树脂及其改性1 3环氧树脂结构环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物.1.2环氧树脂在应用中的不足及改性4从经济角度看,它的价格比较高;从材料性能角度看,它主要存在以下不足之处:(1)不增韧时,固化物一般偏脆,抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差。(
9、2)对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)粘接力小。必须先进行表面活化处理。(3)有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和刺激性。设计配方时应尽量避免选用,施工操作时应加强通风和防护。目前环氧树脂的增韧途径大致有以下两种:1、改变分子结构通过改变环氧树脂交联网络的分子结构来增韧环氧树脂。如制备带柔性链段的环氧树脂或加入带有柔性链段的固化剂。这些柔性链段可以增加网链分子的活动能力,可能得到较理想的增韧效果。2、填充改性在环氧树脂中添加橡胶弹性体、热塑性树脂、液晶聚合物、互穿网络聚合物、超支化聚合物、无机刚性粒子等,这些物质可以以颗粒形式存在于环氧树脂中,也可以与环氧树脂形成互穿网
10、络,达到增韧环氧树脂的目的。1.3橡胶与环氧树脂橡塑复合材料的研究5 6目前,有关橡胶和环氧树脂橡塑复合的研究主要有两个方向:1、橡胶增韧环氧树脂;2、环氧树脂补强橡胶。环氧树脂具有良好的综合力学性能、优异的粘接性,诸多领域得到了广泛的应用。然而,由于固化后的环氧树脂交联密度高,内应力大,因而质脆、耐疲劳性与抗;中击韧性差,使其应用受到一定的限制。环氧树脂的增韧改性已经成为环氧树脂胶粘剂改性研究的重要方向之一。环氧树脂的增韧途径主要有以下几种:环氧基体中加入橡胶弹性体、热塑性树脂或液晶聚合物等分散相增韧:用热固性树脂连续贯穿于环氧树脂网络中,形成互穿、半互穿网络结构增韧;用含有 “柔性链段”的
11、固化剂固化环氧树脂,在交联网络中引入柔性链段,提高网络分子的柔顺性,达到增韧的目的;通过控制分子交联状态的不均匀性,形成有利于塑性变形的非均匀 结构,实现增韧,加入纳米二氧化硅和晶须增韧环氧树脂,纳米粒子和晶须强度大、模量高,对裂纹推进具有约束作用,并且在提高强度的同时不降低耐热性和刚性。其中研究最多、使用最为方便的,还是通过在环氧树脂中加入橡胶弹性体进行增韧改性。为了较好的增韧环氧树脂,用于增韧环氧树脂的橡胶弹性体需满足以下两个基本条件:(1)橡胶弹性体的相对分子质量不能太大,因为环氧树脂固化前,橡胶弹性体必须与环氧树脂相容;环氧树脂固化时,橡胶弹性体又要能顺利地析出来,形成两相结构,因此橡
12、胶弹性体的相对分子质量又不能太小。(2)橡胶弹性体与环氧树脂能发生化学反应,增强橡胶与环氧树脂间相互作用力。因此用于增韧环氧树脂的橡胶一般是反应性液态聚合物,相对分子质量在100010000,且在端基或侧基上带有可与环氧基反应的官能团。环氧树脂能够迟缓普通硫化体系有效硫化体系和过氧化物硫化体系的硫化过程,降低普通硫化体系和有效硫化体系的交联密度,提高过氧化物硫化体系的交联密度。第二章 环氧树脂对橡胶力学性能的影响2.1环氧树脂对EPDM性能影响的研究 姚亮和张馨老师研究了环氧树脂用量对三元乙丙橡胶工艺性能和力学性能的影响,研究结果发现,环氧树脂对三元乙丙橡胶有增塑和增粘作用,影响了其硫化特性,
13、并降低了三元乙丙橡胶硫化胶的力学强度7。三元乙丙橡胶是第三大合成橡胶,仅仅次于丁苯橡胶和顺丁橡胶,并且随着汽车工业的发展,三元乙丙橡胶的用量也会越来越大。但是由于它具有饱和的分子主链结构,使其具有优异的耐热性、耐臭氧老化和耐天候老化性等性能特点,但是由于三元乙丙橡胶加工性能较差,尤其是自粘性和互粘性尤为突出。目前,提高三元乙丙橡胶自粘性的办法有很多种,但是用环氧树脂作为增粘剂的研究相对较少,因此姚亮和张馨对环氧树脂增粘剂三元乙丙橡胶进行研究探讨。研究结果表明,在EPDM中加入环氧树脂E-51影响了其工艺性能和使用性能,具体表现如下:(1)除E-51用量为4份和8份时,最大扭矩有所提高,硫化曲线
14、的最大扭矩和最小扭矩均随E-51用量的增大而降低,且E-51有减缓硫化速度的倾向。(2)E-51对EPDM混炼胶有增塑和增粘作用,随着E-51用量的增加,混炼胶的门尼黏度逐渐降低;(3)E-51为4份和8份时有助交联作用,提高了硫化胶定伸强度,但是总体来看,随E - 5 1 用量的增加,拉伸强度和定伸强度逐渐降低。2.2 环氧树脂改性丁腈橡胶的研究通过环氧树脂和丁腈橡胶的共混,制备出了环氧树脂改性丁腈橡胶硫化胶;考察了环氧树脂种类、用量以及反应性丁腈橡胶作增容剂对共混胶性能的影响。结果表明:使用环氧树脂E12可使丁腈橡胶的拉伸强度和撕裂强度明显提高;在此体系中加入端胺基液体丁腈橡胶后,撕裂强度
15、和硬度进一步提高。硫化胶溶胀试验和红外分析结果表明:端胺基液体丁腈橡胶与环氧树脂发生了部分交联反应。8环氧树脂EPE12与丁腈橡胶共混可以有效地改善丁腈橡胶力学性能。加入30份EPE12后,硬度变化不大,但环氧树脂/丁腈橡胶共混物的拉伸强度和撕裂强度得以明显提高。加入端胺基液体丁腈橡胶可以进一步提高环氧树脂/丁腈橡胶共混物的性能,硫化胶的硬度和撕裂强度可得到大幅度提高。硫化胶溶胀试验和红外分析结果表明,端胺基液体丁腈橡胶(ATBN)与环氧树脂在共混体系中发生了部分交联反应,从而提高了共混物的交联密度。2.3 乙烯基侧链环氧树脂对E-51/ NBR 体系的影响本实验室研究合成了一种侧链含有双键的
16、新型乙烯基侧链环氧树脂( VE) , 研究中发现该环氧树脂与液体丁腈橡胶和E51 均具有良好的相容性。因此从理论上分析,在环氧树脂/丁腈橡胶体系中添加该树脂可以提高韧性, 同时有效地保持固化物的强度。本研究采用这种新型VE 与E-51/ 液体丁腈橡胶体系共混, 并对相关性能进行了分析9。VE 改善了E- 51/ NBR 体系的相容性。在相同的橡胶含量下, 体系中树脂相和橡胶相的Tg 、微观相态结构都随着VE 含量的变化有规律地变化。用20%的NBR 改性和VE/ E- 51( 4/ 6) 混合树脂, 其拉伸强度比纯E- 51/ NBR 体系提高111 9%, 弯曲强度提高311 3%, 断裂伸
17、长率提高141 8%, 在提高树脂韧性的同时有效地保持了体系的力学性能。2.4 环氧树脂增强天然橡胶顺丁橡胶并用胶的性能采用低相对分子质量的液体环氧树脂(EP)与固化剂混合作为增强体的前驱体比较了其填充天然橡胶(NR)、顺丁橡胶(BR)及两者并用胶的物理机械性能,考察了EP用量对并用胶及炭黑增强并用胶物理机械性能的影响,并通过扫描电子显微镜表征了填充后的NR、BR及并用胶的微观相态结构。结果表明,EP的加入均可提高NR、BR、NRBR并用胶的物理机械性能,其中并用胶的拉伸强度提高幅度最大;当EP用量约为24份时,NRBR并用胶的综合性能最佳;EP可以提高炭黑增强NRBR并用胶的物理机械性能,但
18、提高幅度不大;EP在NRBR并用胶中呈现规整的圆球形状直径为1025 um10。EP加入均可提高NR、BR、NRBR并用胶的物理机械性能,其中,并用胶的拉伸强度提高幅度最大。当EP用量约为24份时,NRBR并用胶的综合性能最佳。EP可以提高炭黑增强NRBR并用胶的物理机械性能,但提高幅度不大。EP在NRBR并用胶中呈现规整的圆球形状,直径为1025 um,可使应力分布均匀。2.5 氧树脂对PA6EPDMgMAH共混体系性能的影响江耀贵,杨其 ,黄亚江等研究了将2种不同牌号的环氧树脂(EP)(903、619D)分别与聚酰胺6马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(PA6EPDM-g-MAH)体系进行共混,制备
19、了PA6EPDM-g-MAHEP三元共混体系。通过力学性能测试、动态力学分析、差示扫描量热法研究了EP添加量和环氧当量对PA6EPDM-g-MAHEP共混体系力学性能、动态流变性能和结晶性能的影响。结果表明,添加EP可以提高PA6EPDM-gMAH共混体系的拉伸强度和缺VI冲击强度,并且二者均随着EP含量的增加而增加;PA6EPDM-g-MAHEP三元共混体系的储能模量和复数黏度随着EP含量的增加而增大,而损耗因子随EP含量的增加而减小;三元共混体系的结晶度比PA6EPDM-g-MAH共混物的稍高,并且随着EP含量的增加先升高后降低。此外,添加EP(903)共混物力学性能、流变性能以及结晶性能
20、的影响比添加EP(619D)更加明显11。研究结果表明:添加EP后,PA6EPDM-gMAHEP体系的拉伸强度比未添加时高,当EP(903)用量为4份时,共混体系的拉升强度达到最大值58.13MPa;EP(903)对共混体系缺口冲击强度的提高幅度比EP(619D)更大,当EP(903)用量为4份时,共混体系的缺VI冲击强度达到893O kJ ,比PA6提高了10倍;添加EP后,共混体系的储能模量和复数黏度比纯PA6及PA6EPDM-g-MAH的高,添加EP(903)的共混体系的复数黏度增加的幅度比添加EP(619D)的大;添加EP后,共混体系的结晶温度都比PA6EPDMgMAH稍高,共混体系的
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- 毕业设计 环氧树脂 橡胶制品 中的 应用 研究
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