新型核殼乳膠粒子填料的制備及其填充橡膠的研究.pdf

1、本教研室在多年研究橡膠增強(qiáng)技術(shù)與理論的基礎(chǔ)上，提出了橡膠用理想填料(Ideal Filler，IF)的結(jié)構(gòu)模型及基本設(shè)計(jì)思路。從高分子設(shè)計(jì)與合成角度出發(fā)制得的核殼結(jié)構(gòu)納米微球作為增強(qiáng)填料加入到橡膠中，來提高了橡膠各項(xiàng)性能。 在本課題中，首先采用乳液聚合法分別制備了三種窄分散交聯(lián)納米乳膠粒子，通過透射電鏡和動(dòng)態(tài)激光粒度儀測試了它們的平均粒徑和粒徑分布。其中，納米窄分散聚苯乙烯(PS)乳膠粒子的平均粒徑為43nm，分散系數(shù)ε=1.0

2、28或PDI=0.051；交聯(lián)α-甲基苯乙烯(α-MS)和苯乙烯(St)共聚物乳膠粒子的平均粒徑為42.7nm，分散系數(shù)PDI=0.066；交聯(lián)α-甲基苯乙烯(α-MS)-丙烯腈(AN)共聚物乳膠粒子的平均粒徑為52.1nm，分散系數(shù)PDI=0.038。 論文中使用高壓反應(yīng)釜，通過種子乳液聚合首次制備了PS/Is、PαMS-AN/Is兩種“硬核軟殼”結(jié)構(gòu)的納米乳膠粒子，采用了多次包殼反應(yīng)將殼層厚度增加到11.5nm；通過TEM、

3、DSC等分析方法證實(shí)了核殼結(jié)構(gòu)的存在；初步探索了乳化劑、殼單體用量及加料方式對(duì)PS/Is、αMS-AN/Is核殼乳膠粒子殼層厚度的影響；采用索氏抽提和紅外驗(yàn)證了核殼結(jié)構(gòu)中核層與殼層之間存在化學(xué)鍵連接。這種采用高壓反應(yīng)釜合成的PS/Is、αMS-AN/Is“硬核軟殼”結(jié)構(gòu)納米乳膠粒子在國內(nèi)外文獻(xiàn)中尚未見到報(bào)道。 此外，本文用乳液共混共沉法將制備的納米聚合物乳膠粒子分別填加到丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)、天然橡膠(NR)中

4、。 研究發(fā)現(xiàn)，填充了PS納米聚合物填料的PS/SBR納米復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能比填充了相同份數(shù)炭黑的納米復(fù)合材料炭黑/SBR的好，PS/SBR的密度明顯低于相同質(zhì)量填充量下的炭黑/SBR的密度。在SBR和NR中，相同份數(shù)的PS及不同殼層厚度的PS/PIs核殼填料的補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)于Pα-MS-AN及不同殼層厚度的PαMS-AN/PIs核殼填料的補(bǔ)強(qiáng)效果；但是在NBR中恰恰相反。在NR中，兩種核殼填料的補(bǔ)強(qiáng)效果分別優(yōu)于各自裸核的補(bǔ)強(qiáng)效果