無機(jī)納米材料改性膠粉-橡膠復(fù)合材料的性能與機(jī)理研究.pdf

1、利用無機(jī)納米材料改性聚合物，可以綜合無機(jī)材料和有機(jī)材料的優(yōu)良特性，近年來，相關(guān)方面的研究十分廣泛；與此同時(shí)，從理論上解釋納米材料的填充量與復(fù)合材料性能變化間的關(guān)系是另一個(gè)需要研究的方向。本論文從以上方面著手，研究了納米Ti02改性膠粉復(fù)合材料的制備及光催化降解性能；并借助相關(guān)理論及物理模型，研究了納米ZnO的填充量與改性橡膠復(fù)合材料性能變化間的關(guān)系。
　　 根據(jù)粉體粒徑與比表面積間的關(guān)系，借助偶聯(lián)劑的作用，通過預(yù)處理法成功制備了

2、不同質(zhì)量比例的納米Ti02改性膠粉復(fù)合材料。同時(shí)對(duì)復(fù)合材料的形貌、光吸收性能及交聯(lián)情況進(jìn)行了表征，并著重分析了復(fù)合材料中Ti02與膠粉的交聯(lián)情況。掃描電子顯微鏡觀測(cè)結(jié)果表明，納米Ti02顆粒在膠粉表面分散均勻；紅外光譜分析結(jié)果表明，納米Ti02與膠粉之間通過化學(xué)鍵結(jié)合，兩者發(fā)生了化學(xué)交聯(lián)；紫外-可見光光譜分析結(jié)果表明，復(fù)合材料的光吸收范圍變寬，光吸收性能增強(qiáng)。
　　 在制備出納米Ti02改性膠粉復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，通過自制的光催化

3、降解裝置，研究了復(fù)合材料在不同條件下對(duì)N02氣體的光催化降解性能，并分析了復(fù)合材料的光催化降解機(jī)理。結(jié)果表明，復(fù)合材料的光催化降解性能相對(duì)于單純的Ti02粉體有顯著的提高，復(fù)合材料的粒徑越小，降解效率越高。研究表明：復(fù)合材料中的Ti02在膠粉表面可以達(dá)到納米量級(jí)的分散；復(fù)合材料中的納米Ti02分布在以膠粉為近似球體的立體空間內(nèi)，參與光催化反應(yīng)的粒子數(shù)量大大增加；膠粉自身具有較大的比表面積，可以協(xié)助納米Ti02充分吸附空氣中的氧氣、水分及

4、反應(yīng)物，促進(jìn)光催化反應(yīng)的進(jìn)行；偶聯(lián)劑的加入增加了納米Ti02表面羥基的數(shù)量，使其氧化能力增強(qiáng)，同時(shí)偶聯(lián)劑中氮、硅等其它元素的加入相當(dāng)于在Ti02中進(jìn)行摻雜，從而擴(kuò)展了復(fù)合材料的光吸收范圍。
　　 利用灰色系統(tǒng)理論中的關(guān)聯(lián)度分析法，研究了納米ZnO改性橡膠的制備過程中，納米ZnO的填充量與改性橡膠力學(xué)性能間的關(guān)系。結(jié)果表明：納米ZnO的填充量與改性橡膠的最低扭力、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及300％定伸應(yīng)力等性能間的關(guān)聯(lián)度較高，改變納米Z

5、nO的填充量可以在一定程度上改善橡膠的抗拉伸、抗撕裂等機(jī)械性能，實(shí)現(xiàn)橡膠的增強(qiáng)增韌。
　　 運(yùn)用材料顯微結(jié)構(gòu)與性能關(guān)聯(lián)的方法，借助顆粒散射理論和顯微結(jié)構(gòu)物理理論，在已有納米粉體的填充量與復(fù)合材料性能變化理論研究的基礎(chǔ)上，得到了當(dāng)彌散顆粒相體積分?jǐn)?shù)相對(duì)較低時(shí)的平均有效近似理論模型。在研究納米粉體小體積填充與復(fù)合材料彈性模量間的關(guān)系時(shí)，借助于彈性材料在低應(yīng)力作用下，應(yīng)力和應(yīng)交滿足的線性關(guān)系，將理論預(yù)測(cè)結(jié)果與納米ZnO改性橡膠復(fù)合材料