芳綸漿粕的表面改性及其增強(qiáng)橡膠的性能研究.pdf

1、對位芳綸漿粕（AP）是一種既耐高溫又具有高度分散性的原纖化PPTA纖維產(chǎn)品，其化學(xué)結(jié)構(gòu)規(guī)整高度剛性，保留了PPTA纖維優(yōu)良的物理機(jī)械性能。相比于PPTA纖維，芳綸漿粕表面具有豐富的毛羽微纖，高比表面積，使其與基體的復(fù)合效果得到提高。但是，芳綸漿粕表面不具有親水基團(tuán)，導(dǎo)致其表面活性較低；同時(shí)芳綸漿粕表面大量微纖之間團(tuán)聚纏結(jié)的現(xiàn)象導(dǎo)致它在橡膠（NBR）等基體中的分散性不理想，最終影響芳綸漿粕性能的發(fā)揮。為了改善漿粕纖維的分散性與復(fù)合材料界面

2、結(jié)合狀況，更好發(fā)揮地其優(yōu)異的物理機(jī)械性能，本課題采用多巴胺（DOPA）浸漬液處理芳綸漿粕的方法來提高纖維表面性能，進(jìn)一步通過預(yù)分散體（PD）改善芳綸漿粕的分散性，最終達(dá)到提高橡膠復(fù)合材料性能的目的。
　　多巴胺在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中可通過氧化自聚合反應(yīng)粘附在芳綸漿粕表面，利用X射線光電子能譜（XPS）、紅外光譜測試（FT-IR）、掃描電鏡（SEM）、元素分析（EA）等測試方法驗(yàn)證多巴胺在堿性環(huán)境下可以很好的粘附在芳綸漿粕表面。同時(shí)探究了多

3、巴胺浸漬液的濃度、浸漬時(shí)間、芳綸漿粕含量對橡膠復(fù)合材料力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能、表面親水性能以及耐油性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著多巴胺浸漬液濃度的增大，浸漬時(shí)間的延長，DOPA-AP/NBR復(fù)合材料的性能顯著提高。最佳浸漬處理?xiàng)l件如下：多巴胺浸漬液濃度為2.0g/L，浸漬時(shí)間為24h，芳綸漿粕含量為1phr。在此條件下制備的芳綸漿粕表面均勻覆蓋聚多巴胺層，由其制備的橡膠復(fù)合材料拉伸性能較未改性 AP/NBR復(fù)合材料提高了2.85倍，80

4、℃時(shí)儲(chǔ)能模量增幅100％以上，耐油性提高了85%。
　　利用傳統(tǒng)表面改性方法磷酸（H3PO4）水溶液法處理芳綸漿粕。通過SEM、XPS等測試對芳綸漿粕，結(jié)果表明芳綸漿粕表面有裂痕出現(xiàn)，表面撕裂，表面O/C值增大，表面官能團(tuán)-OH含量明顯增大。通過對H3PO4-AP/NBR復(fù)合材料力學(xué)性能、耐油性能的表征，確定磷酸溶液最佳濃度為30%。由其制備的橡膠復(fù)合材料拉伸性能較未改性AP/NBR復(fù)合材料提高了2.45倍。測試結(jié)果表明多巴胺浸漬

5、液的改性作用整體優(yōu)于磷酸溶液。
　　采用自制基體上漿劑（MSA）處理芳綸漿粕制備預(yù)分散體（PD），分別制備出DOPA-AP-PD/NBR，DOPA-AP/NBR，AP-PD/NBR，AP/NBR四種橡膠復(fù)合材料。通過光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)改性芳綸漿粕在預(yù)分散體中分散均勻，漿粕纖維之間幾乎沒有纏結(jié)現(xiàn)象，自制基體上漿劑對改性芳綸漿粕的濕潤能力好。對橡膠復(fù)合材料性能表征發(fā)現(xiàn)，當(dāng)芳綸漿粕含量為1phr時(shí)，DOPA-AP-PD/NBR復(fù)合材料相

6、對于DOPA-AP/NBR復(fù)合材料的最大拉伸強(qiáng)度提高了近1.70倍；DOPA-AP-PD/NBR復(fù)合材料相對于AP/NBR復(fù)合材料的最大拉伸強(qiáng)度提高了4.90倍；在同一實(shí)驗(yàn)條件下，DOPA-AP-PD/NBR復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能最好，DOPA-AP/NBR復(fù)合材料次之；DOPA-AP-PD/NBR復(fù)合材料的耐油性最好，DOPA-AP/NBR復(fù)合材料次之。
　　實(shí)驗(yàn)研究表明多巴胺可有效改善芳綸漿粕表面活性，改善芳綸漿粕與橡膠間結(jié)