天然橡胶以其优异的物理化学性能被广泛的应用于国防及民生的各个领域,自从其发现到现在几百年时间,目前还没有一种合成橡胶可以替代天然橡胶的作用。我国作为世界上最大的橡胶消耗国,以及最大的轮胎出口国,每年消耗大量的天然橡胶。 但我国的天然橡胶资源自产严重不足,每年对外进口依赖程度超过80%。近些年来,随着欧盟Reach法规、欧盟标签法等一系列针对轮胎工业环保法规的实施,以及世界各大轮胎生产巨头相继出台轮胎100%使用可再生材料的计划,我国急需一种符合我国国情的第二天然橡胶的应用,以缓解我国在天然橡胶方面面临的困境。 杜仲胶做为我国特有的可再生天然高分子材料,可以从我国中西部地区广泛种植的杜仲树的各个组织结构中获取。其与天然橡胶为同分异构体,由反式-1,4-聚异戊二烯组成,由于顺反异构体在分子规整度方面有比较大的差异,所以杜仲胶与天然橡胶在宏观领域还是有比较大的差别。
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胃蝇常温条件下杜仲胶由于结晶的存在表现为硬质塑料态,而天然橡胶在常温条件下分子结构无定
型分布表现为有很高弹性的弹性体。但将杜仲胶的结晶结构破坏后,杜仲胶的分子结构又重新无定型分布,可以表现为弹性体。
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一定程度上如果将杜仲胶与天然橡胶共混使用,一方面可以缓解我国天然橡胶极度短缺的问题,同时杜仲胶作为可在生的绿高分子材料一定程度上还可以改善天然橡胶的耐疲劳、撕裂等方面性能。本课题实验部分四个部分进行研究。
第一部分通过对溶剂法提取的杜仲胶的分子组成、结晶形态、分子量及分布、力学性能等方面进行表征和研究,了解杜仲胶的基本性能,同时在某些方面与合成的反式-1,4-聚异戊二烯进行对比。然后着重的对硫化后的杜仲胶性能进行研究,通过橡胶领域常用的两种硫化体系对杜仲胶进行轻微交联、完全交联、过交联三个阶段探索杜仲胶的结晶、分子结构、力学方面的性能,研究发现杜仲胶在硫磺硫化体系下,完全硫化后,其结晶结构完全被破坏的情况下,力学性能出现明显的拉伸增强现象。
第二部分通过原子力显微镜探测微观条件下性能差异比较大的两种物质共混相态的分布,对未硫化的杜仲胶与天然橡胶的相态进行研究,发现少量的杜仲胶分散在天然橡胶的连续相中,杜仲胶的分散相直径非常小,同时随着杜仲相的逐渐增多,杜仲胶在开炼机的剪切作用下形成
山脊状的条状连续相,在与天然橡胶的接触界面处还存在一层不规则的性能介于两相之间的过渡相。第三部分研究了杜仲胶与天然橡胶共混后的性能,杜仲胶与天然橡胶共混后有着良好的硫化性能,同时两相共混后的共混胶的力学性能下降不是特别明显,但疲劳寿命、裂纹扩展、韧性、耐撕裂等性能有明显的提升。节能锅
氧气止回阀蝴蝶螺母第四部分研究了用炭黑填充后的共混胶的性能,由于天然橡胶主要的应用领域在轮胎领域,所以研究杜仲胶与天然橡胶共混胶的性能主要研究方向还是看符不符合轮胎领域的应用要求,所以对补强后的共混胶的滚动阻力、力学性能、抗切割性能以及压缩生热等性能进行了研究。研究结果表明在滚动阻力、抗切割、抗撕裂能力、压缩生热性等方面性能有所提升,而拉伸性能有小幅度下降。
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