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本论文采用固相法,通过自由基引发单体接枝共聚,制备了淀粉接枝共聚物,并采用机械共混法制备了丁苯橡胶(SBR)/接枝淀粉以及丁苯橡胶(SBR)/炭黑/接枝淀粉复合材料。
本论文系统地研究了反应条件对淀粉接枝甲基丙烯酸甲酯(MMA)体系的接枝率和接枝效率的影响,同时在此基础上研究了淀粉同时接枝马来酸酐(MAH)、苯乙烯(St)双单体体系中MAH、St的用量对体系接枝率和接枝效率的影响;研究了接枝淀粉种类、接枝淀粉用量、橡胶粘合剂RH用量以及单体用量对SBR/接枝淀粉复合材料力学性能的影响,优化了复合材料的制备工艺;将等量的接枝淀粉代替部分炭黑制备了SBR/炭黑/接枝淀粉复合材料,研究了接枝淀粉的用量变化、接枝淀粉种类对复合材料力学性能的影响。通过傅立叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD),差示扫描量热法(DSC),热重分析(TGA),动态力学性能分析(DMA)和扫描电镜(SEM)等现代测试手段以及交联密度的测定、耐水性能的测试和老化性能的测试等方法研究了接枝淀粉,SBR/接枝淀粉复合材料以及SBR/炭黑/接枝淀粉复合材料的微观结构和形态,研究了复合材料的力学性能和热性能,并对复合材料的动态性能进行了表征。
结果表明,淀粉经过接枝改性后,SBR/接枝淀粉复合材料的力学性能相比SBR及SBR/Starch有较大的提高,某些性能可以和SBR/CB复合材料性能相当。
抽提产物的FT-IR谱图表明,在本实验条件下,MMA, MAH/St成功接枝到淀粉分子链上,接枝参数随实验条件变化的规律符合自由基聚合的一般规律,MMA,MAH/St与淀粉的接枝效率在本实验条件下最高分别为84.5%和86.9%。
XRD表明淀粉接枝MMA单体对结晶结构基本没有影响,而淀粉接枝MAH/St双单体的接枝反应破坏了淀粉的结晶结构,接枝淀粉中只存在微晶结构;DSC测试表明,接枝淀粉的熔融热明显低于原淀粉,且淀粉接枝MAH/St双单体的熔融热低于淀粉接枝MMA; SEM照片显示,淀粉经过接枝改性后,淀粉颗粒变小,破碎,其在SBR中的分散明显改善,界面作用力增强。
在接枝淀粉的TGA分析中,可以明显看到接枝淀粉的热分解曲线出现分段分解的现象,这也间接证明了接枝反应的发生;由于接枝淀粉的加入,复合材料的热稳定性能有所降低;DMA研究了SBR/炭黑/接枝淀粉复合材料的在0℃和65℃时的tanδ值,研究表明,通过选择合适的接枝单体和接枝淀粉的用量,可以获得具有良好的抗湿滑性和滚动阻力的复合材料。