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摘 要

本文系统地展开了对木质素磁性纳米粒子的制备与表征以及木质素/Fe₃O₄磁性纳米复合橡胶的制备和性能研究。在制备四氧化三铁的过程中加入木质素溶液，通过木质素结构中的羧基官能团与金属离子发生螯合作用，从而使得四氧化三铁和木质素共同析出，并且木质素可以起到分散四氧化三铁的作用，而后通过溶液法制备磁性橡胶，研究添加不同量的磁性纳米粒子对磁性纳米复合橡胶的影响。结果表明磁性粒子对橡胶有较好的补强效果，但补强效果仍存在一定局限，且随着磁性粒子添加量的提高，磁性橡胶的热稳定性、磁性能以及玻璃化转变温度均有提升，但由于无机粒子的存在，玻璃化转变温度的提升并不明显。

关键词： 木质素 羧基丁腈橡胶 四氧化三铁

Study on the Preparation and properties of lignin /Fe3O4 magnetic nanocomposite rubber

Abstract

In this paper, the preparation and characterization of lignin magnetic nanoparticles and the preparation and properties of lignin / Fe3O4 magnetic nanocomposite rubber were studied systematically. In the process of preparing iron tetroxide, lignin solution is added to chelate with metal ions through the carboxy functional groups in the lignin structure, so that iron tetroxide and lignin are precipitated together. Lignin can disperse iron tetroxide, and then magnetic rubber is prepared by solution method, and the effect of adding different amounts of magnetic nanoparticles on magnetic nanocomposite rubber is studied. The results show that the magnetic particles have a good reinforcing effect on rubber, but the magnetic particles have a good reinforcing effect on rubber. There are still some limitations in the strong effect, and with the increase of the amount of magnetic particles, the thermal stability, magnetic properties and glass transition temperature of magnetic rubber are improved, but due to the existence of inorganic particles, The increase of glass transition temperature is not obvious.

Keyword： lignin Carboxylated nitrile-butadiene rubber Fe3O4

目录

第一章 绪论 4

1.1前言 4

1.2木质素 5

1.2.1木质素概述 5

1.2.2木质素结构与性质 5

1.2.3木质素的分离方法 6

1.3羧基丁腈橡胶 6

1.3.1羧基丁腈橡胶概述 6

1.3.2羧基丁腈橡胶的特性 6

1.4磁性橡胶 7

1.5研究目的意义及研究内容 8

1.5.1研究目的意义 8

1.5.2研究内容 8

第二章 实验部分 9

2.1引言 9

2.2实验 9

2.2.1实验原料 9

2.2.2实验仪器 10

2.2.3木质素磁性纳米粒子（LMNP）的合成 10

2.3测试与表征 10

2.3.1红外 10

2.3.2粒径分析 10

2.3.3 TEM 10

2.3.4 TGA 10

2.4结果与分析 11

2.4.1红外光谱分析 11

2.4.2粒径分析 12

2.4.3透射电镜 13

2.4.4 TGA/DTG 14

2.5本章小结 14

第三章 磁性橡胶的制备与性能研究 15

3.1引言 15

3.2磁性橡胶的制备 16

3.2.1实验原料 16

3.2.2实验仪器 16

3.2.3 磁性橡胶的制备 16

3.3测试与表征 16

3.3.1机械性能 16

3.3.2 TGA 17

3.3.3 DSC 17

3.3.4 VSM 17

3.4结果与讨论 17

3.4.1 机械性能 17

3.4.2 TGA/DTG 19

3.4.3 DSC测试 19

3.4.4 VSM测试 20

3.5本章小结 21

第四章 结论与展望 22

参考文献 23

致 谢 25

第一章 绪论

1.1前言

磁性橡胶是一类既具有磁性又具有弹性的新型高分子复合材料的总称，通过往橡胶中混入磁性粒子可使橡胶具有磁性^[1]。磁性橡胶的磁性受很多因素影响，但磁性粒子的粒径、磁性对橡胶的影响是最主要的，而磁性橡胶的性能很大程度上由橡胶的磁性决定，因此研究磁性粒子就至关重要了。而研究磁性粒子的就免不了谈一谈磁性。

磁性可以说是物质最基本上的属性之一，物质在外磁场的影响下可以表现出不同的磁性。根据他们在磁场中的表现，可以把物质分为顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物质、反铁磁性物质以及亚铁磁性物质，其中又可以把铁磁性物质和亚铁磁性物质归为强磁性物质，顺磁性物质、抗磁性物质和反铁磁性物质归于弱磁性物质^[1]。一般而言，日常工业生产中所常用的磁性材料都属于强磁性物质。

将磁性粒子混入橡胶后会赋予橡胶许多新的特性，相比于一些磁性材料，磁性橡胶具有弹性、柔性、密度小、减震等性能，而且磁性橡胶能制成任意形状的制品，易于加工处理，而一般的磁性材料硬度较大，难以处理加工^[2,3]。

目前，已经有许多研究者在研究磁性橡胶。磁性橡胶是将磁性粒子与橡胶按照不同方法和比例复合在一起的新型材料。其中磁性粒子主要提供磁性，而且由于磁性粒子是金属粉，因此还具有硬化橡胶的功能。随着科学技术和经济的飞速发展，磁性橡胶的应用越来越广泛，如仿生机器人的人造肌肉、阻尼装置以及电磁干扰屏蔽系统等等。但是这些应用都需要磁性橡胶具有较高的磁性，而橡胶的磁性取决于填充的磁性粒子，且受到磁性粒子种类、大小、比例和用量的影响^[3]。

1.2木质素

1.2.1木质素概述

木质素是木质纤维材料中的一种结构性材料，也称木素，是存在于植物细胞壁中的一种多酚类高分子聚合物，存在于木质组织中，作为次生壁的主要成分，木质素主要是通过形成交联网络来起支撑强化细胞壁的硬度。木质素在植物中的含量大约在30%左右，据报道全球每年仅通过光合作用产生的木质素将近有500多亿吨^[4]。

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