论文总字数：20434字

摘 要

炭黑是传统橡胶工业中最为常用的补强剂，但其价格昂贵且生产加工过程会对环境造成严重危害，用木质素来代替炭黑，不仅能实现了橡胶生产的低成本化、环保化，同时赋予木质素工业化应用价值。本论文研究了五种无机填料、木质素与无机物并用以及不同生产工艺对丁腈橡胶的补强效果，结果表明：白炭黑和蒙脱土对NBR力学性能有良好的补强作用，与木质素并用后虽然拉伸和撕裂强度有所下降，但断裂伸长率提高，表现出木质素对橡胶韧性的增强。木质素与蒙脱土并用经四种工艺过程所得试验胶中，湿法球磨后硫化胶抗拉伸性能表现最为优异，拉伸强度达到11.8 MPa，干混为7.4 MPa，在抗撕裂性方面，干混法撕裂强度达到37.8 kN·m^-1，湿磨为29.3 kN·m^-1，干法处理效果优于湿法处理。综合来看，木质素与无机填料并用补强橡胶具有广阔前景。

关键词：无机填料 木质素 丁腈橡胶

Study on the Reinforcing Performance of Nitrile Rubber with the Combined Use of Lignin and Inorganic Filler

Abstract

Carbon black is the most commonly used reinforcing agent in the traditional rubber industry, but its price is high and the production process will cause serious damage to the environment. Using lignin instead of carbon black can not only achieve the cost-saving and environmental protection of rubber production. At the same time it will give lignin industrial application value.In this dissertation, the effects of five kinds of inorganic fillers, mixed lignin and inorganic fillers, and different production processes of nitrile rubber were studied. The results show that:White carbon black and montmorillonite have a good reinforcing effect on the mechanical properties of NBR. Although the tensile and tear strengths decrease after being used together with lignin, the elongation at break increases and it shows that lignin enhances the toughness of rubber.The lignin and montmorillonite were used together in the test glue obtained through the four processes. After the wet ball milling, the vulcanizates exhibited the best tensile properties, with a tensile strength of 11.8 MPa and dry mixing of 7.4 MPa.In terms of tear resistance, the dry blending method achieves a tear strength of 37.8 kN·m^-1 and a wet milling rate of 29.3 kN·m^-1, and the dry treatment effect is better than the wet treatment.Taken together, the use of lignin and inorganic fillers for reinforcing rubber has broad prospects.

Key words:Inorganic filler; Lignin; Nitrile rubber

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2木质素 1

1.2.1木质素概述 1

1.3丁腈橡胶 2

1.3.1丁腈橡胶概述 2

1.3.2丁腈橡胶结构与分类 2

1.3.3丁腈橡胶的特性 3

1.4橡胶补强简述 3

1.4.1橡胶补强理论 4

1.4.2无机填料补强橡胶相关研究 4

1.4.3木质素与无机填料共混补强橡胶简述 5

1.5制备工艺介绍 5

1.5.1传统干混工艺 6

1.5.2机械预处理工艺 6

1.5.3胶乳共沉工艺 6

1.5.4湿混工艺与热炼工艺 6

1.6研究目的意义及研究内容 7

1.6.1研究目的意义 7

1.6.2研究内容 7

第二章 实验部分 8

2.1实验原料与仪器 8

2.1.1实验原料 8

2.1.2实验仪器及设备 8

2.2实验方法 9

2.2.1实验配方 9

2.2.2 木质素预处理 9

2.2.3橡胶塑炼 9

2.2.4填料的制备 9

2.2.5混炼胶的制备 9

2.2.5混炼胶的硫化 10

2.3测试与表征 10

2.3.1拉伸性能测试 10

2.3.2撕裂性能测试 10

2.3.3硬度测试 10

2.3.4扫描电镜（SEM）测试 10

2.3.5粒径测试 10

第三章 结果与讨论 11

3.1拉伸性能 11

3.1.1无机填料补强丁腈橡胶 11

3.1.2木质素与无机填料并用补强丁腈橡胶 12

3.1.3干混木质素与蒙脱土用量补强丁腈橡胶 14

3.1.4木质素与蒙脱土并用经不同工艺补强丁腈橡胶 14

3.2撕裂性能 15

3.2.1无机填料补强丁腈橡胶 15

3.2.2木质素与无机填料并用补强丁腈橡胶 16

3.2.3干混木质素与蒙脱土用量补强丁腈橡胶 17

3.2.4木质素与蒙脱土并用经不同工艺补强丁腈橡胶 17

3.3粒径分析 18

3.4扫描电镜 20

第四章 结论 23

参考文献 24

致 谢 26

第一章 绪论

1.1前言

炭黑一直是橡胶制品中最常用的补强剂，然而其生产原材料来源于不可再生的石油资源，价格昂贵，且炭黑的生产过程会对环境造成严重危害^[1,2]，因此天然环保补强剂的研发成为了橡胶工业的发展趋势。

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