四氧化三铁/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

【摘要】磁性天然橡胶是将磁性纳米粒子填充到天然橡胶中所制备的一种复合材料。这种复合材料既具有天然橡胶的优异性能,同时也使天然橡胶成为带有磁性的功能高分子材料。本文主要研究了纳米Fe3O4粒子的制备工艺、影响纳米Fe3O4粒子粒径的因素以及纳米Fe3O4粒子表面修饰对粒子粒径的影响。然后,通过在纳米Fe3O4粒子表面包裹SiO2,研究了纳米Fe3O4/SiO2复合粒子的制备工艺。最后,研究了磁性天然橡胶复合材料的制备工艺、纳米粒子分散状态以及各种性能的影响因素。首先,通过将铁离子和亚铁离子的混合体系沉淀的方法,制备了纳米Fe3O4粒子。激光粒度仪(MS2000)结果表明：纳米Fe3O4粒子平均粒径大小约为95.8nm,电负性为—27.2mV；经过硅烷偶联剂表面修饰的纳米Fe3O4粒子平均粒径大小约为47.5nm,电负性为+6mV。在透射电镜(TEM)下观察,硅烷偶联剂表面修饰过的纳米Fe3O4粒子,粒子粒径更小,分布均一,分散性更好。然后,通过Stober法,将水解生成的二氧化硅覆盖在nano-Fe3O4粒子表面,制备纳米Fe3O4/SiO2复合粒子。激光粒度仪(MS2000)结果表明：复合粒子平均粒径大小约为58.77nm,电负性为-34.3mV。在透射电镜(TEM)下观察,复合粒子呈类椭球形,粒径较小,分布均一,分散较好。XRD和IR分析表明,SiO2包裹在纳米Fe3O4粒子的表面,且纳米Fe3O4粒子的结构没有变化。最后,分别采用液相共凝法、机械共混法和乳胶膜法等不同制备方法,将纳米Fe3O4粒子填充到天然橡胶中,制备磁性天然橡胶复合材料。结果表明：液相共凝法所测定的体系综合性能值较其它两种方法更好。纳米Fe3O4的表面修饰提高了复合材料的抗热氧老化能力。硫化曲线分析表明：纳米Fe3O4粒子填充量增加,复合材料最大转矩MH逐渐增大,胶料的最大交联密度升高。由SEM可知,纳米Fe3O4粒子含量较高时,粒子在复合材料中团聚明显。热分析表明：磁性天然橡胶复合材料的热稳定性较NR好,玻璃化转变温度(Tg)随着纳米粒子填充量的增加也逐渐升高。振动磁强计分析表明：随着纳米粒子填充量的增加,复合材料的饱和磁感应强升高,剩余磁感应强度和矫顽力下降。当填充量到50phr时,复合材料的的饱和磁感应强度27.472emu/g,矫顽力为114.94Oe。
【作者】袁吉龙；
【导师】王江；
【作者基本信息】海南大学，材料学，2014，硕士
【关键词】纳米Fe3O4；纳米Fe3O4/SiO2；磁性橡胶；复合材料；性能；

【参考文献】
[1]王永朝.面向项目的汽车覆盖件模具行业PDM系统的研究与开发[D].天津大学,机械制造及其自动化,2004,硕士.
[2]丁正知.离子阱质量分析器的理论模拟研究[D].复旦大学,化学工程,2012,硕士.
[3]薛春燕.肠道病毒71型双中和抗原表位嵌合型人3型腺病毒载体的免疫学研究[D].广州医科大学,内科学,2014,硕士.
[4]刘庆松.工程车辆传动系极值载荷度量方法及应用[D].吉林大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[5]白文明,左强,黄元仿,李保国.乌兰布和沙区紫花苜蓿根系生长及吸水规律的研究[J].植物生态学报,2001,01:35-41.
[6]沈素玲.GIS用于中学地理探究式学习的教学实验研究[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[7]刘保银.PDF两相流模型有限分析/网格混合算法及数值模拟[D].杭州电子科技大学,应用数学,2013,硕士.
[8]宋晨晨,叶蜀君.金融消费者权益保护指标体系的构建[J].云南财经大学学报,2015,02:135-143.
[9]杨玉杰,曲寿利,印兴耀.平面地震属性的去噪方法[J].石油地球物理勘探,2009,05:553-557+522+650.
[10]傅丹丹.基于EAP致动器的动态控制建模的基础研究[D].杭州电子科技大学,机械电子工程,2014,硕士.
[11]杨舒宁.我国建筑师管理双轨制及相关问题研究[D].华南理工大学,建筑学（专业学位）,2012,硕士.
[12]潘耀军.卵巢早衰中医证型与中医体质、A型行为关系的研究[D].成都中医药大学,中医妇科,2012,硕士.
[13]赵向荣.湖南XYJ连锁超市员工职业生涯管理研究[D].长沙理工大学,人力资源管理（专业学位）,2012,硕士.
[14]褚宏.论贪污罪“利用职务上的便利”[D].湖南师范大学,法学理论,2003,硕士.
[15]胡文波.农村基层党组织在农业科技推广中的功能研究[D].湖南农业大学,农业科技组织与服务,2012,硕士.
[16]熊垂香.民间传说在当代影视中的传播和改编[D].华中师范大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[17]黄保仔.脑电波控制的网页游戏设计与实现[D].青岛大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[18]闫建勋.对世界优秀乒乓球运动员张继科、波尔技战术特点的比较研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[19]熊巍.政治文化差异对中美关系的影响[D].外交学院,英语语言文学,2004,硕士.
[20]宋睿.砷胁迫下硫对土壤—水稻中砷迁移的影响及其机制研究[D].河南农业大学,作物栽培学与耕作学,2014,博士.
[21]林皓.聚木糖酶在盐土三倍体毛白杨制浆中的应用研究[D].天津科技大学,制浆造纸工程,2004,硕士.
[22]杨倩倩.大棚梨病虫害发生特点及物理防控技术研究[D].浙江大学,园艺学,2012,硕士.
[23]王晓燕.红车轴草异黄酮提取、分离纯化及其抗氧化活性的研究[D].西北大学,细胞生物学,2013,硕士.
[24]于凤银,阮伟东,于治,赵冰.银/石墨烯纳米复合物的SERS光谱研究[A].中国光学学会、中国化学会.第十七届全国分子光谱学学术会议论文集[C].中国光学学会、中国化学会:,2012:2.
[25]王红霞.网上书店应用系统的设计与实现[D].南京理工大学,2002.
[26]高京坤.共用走廊新建北京机场线线路模式选择研究[D].北京交通大学,2014.
[27]赵后亮.宽带双频双极化缝隙耦合微带天线技术研究[D].国防科学技术大学,电子科学与技术,2012,硕士.
[28]肖敏.H烟草集团中级管理人员激励体系改善研究[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[29]舒隽,韩冰,张粒子.市场环境下梯级水电资源有效配置的代理机制[J].电力系统自动化,2010,07:26-30.
[30]仝新琴.段正渠表现性油画风景艺术语言探析[D].首都师范大学,美术,2014,硕士.
[31]赵明媛.单壁碳纳米管手性测量[D].北京化工大学,2012.
[32]王大伟.德国中小型企业进入中国市场的前景和挑战分析[D].浙江大学,中国学,2013,硕士.
[33]刘效姬.中国政府公共危机管理善后处理阶段问题研究[D].黑龙江大学,公共管理,2013,硕士.
[34]任宇.创始人更迭对会计稳健性的影响研究[D].安徽大学,会计学,2014,硕士.
[35]冯小东.某仿真大坝地基黄土湿陷性评价[D].兰州大学,地质工程,2012,硕士.
[36]郭庆霞.生态体育视角下小学课外体育活动对心理影响的实验研究[D].山东体育学院,体育教学,2012,硕士.
[37]平义.中国合同能源管理项目融资模式研究[D].西安建筑科技大学,工程经济与管理,2013,硕士.
[38]卢霞.武汉城市圈开发区产业结构优化升级的政策及措施研究[D].华中科技大学,行政管理,2013,硕士.
[39]刘献虎.基于Schiff碱反应的有机多孔聚合物的合成及应用[D].兰州大学,分析化学,2013,硕士.
[40]史婧雅.三层结构与商业自动化系统[D].太原理工大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[41]李天绮.论模糊限制语的语用性[D].上海师范大学,英语语言文学研究,2004,硕士.
[42]吴艺明.大面积有机半导体纳米线阵列的可控制备及其器件应用[D].苏州大学,无机化学,2013,硕士.
[43]王丽华.支架教学法在大学英语阅读教学中的应用研究[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[44]苏晓雪.馆藏可移动文物防震性能研究[D].北京交通大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[45]王方方.中学数学教学中的研究性学习[D].东北师范大学,教育,2003,硕士.
[46]蔡国春.美国院校研究的性质与功能及其借鉴[D].南京师范大学,2004.
[47]乌吉曼.n-Banach空间及其相关性质的研究[D].内蒙古师范大学,基础数学,2012,硕士.
[48]王相诗.上海地区门诊儿童流行性感冒的流行病学研究[D].复旦大学,儿内科学,2012,硕士.
[49]李云清.模糊理论在欧式几何亚式期权定价中的应用[D].吉林大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[50]余达太.数字技术与控制理论发展的思考[J].自动化学报,2002,S1:151-156.