淀粉的固相法接枝改性及丁苯橡胶/接枝淀粉复合材料的研究

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 淀粉简介

1.1.1 淀粉的结构

1.1.2 淀粉的基本性质

1.2 变性淀粉及其应用

1.3 淀粉改性的研究进展

1.3.1 淀粉物理改性研究

1.3.2 淀粉化学改性研究

1.4 淀粉在高分子材料中的应用

1.4.1 淀粉在塑料中的应用

1.4.2 淀粉在橡胶中的应用

1.5 橡胶填充增强剂

1.6 轮胎用填料的简介

1.6.1 绿色轮胎简介

1.6.2 轮胎用填料新进展

1.7 论文选题的目的、意义和创新

1.7.1 选题的目的和意义

1.7.2 本论文创新之处

第二章 固相法淀粉接枝共聚的研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 主要原料

2.2.2 实验仪器

2.2.3 实验步骤

2.2.4 粗接枝产物的提纯

2.2.5 试样的测试与表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 接枝单体的选择

2.3.2 淀粉接枝一单体的反应研究

2.3.3 淀粉接枝多单体的共聚反应研究

2.3.4 淀粉及接枝淀粉表征

本章小结

第三章 SBR/改性淀粉复合材料的制备、结构与性能

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 主要原料和配方

3.2.2 SBR/淀粉复合物的制备

3.2.3 试样的测试与表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 SBR/淀粉复合材料的力学性能研究

3.3.2 SBR/改性淀粉复合材料混炼胶的恒温硫化性能研究

3.3.3 SBR/Starch复合材料的热重分析

3.3.4 SBR/改性淀粉复合材料的动态力学性能

3.3.5 SBR/淀粉复合材料的微观形态分析

本章小结

第四章 SBR/炭黑/改性淀粉复合材料的制备、结构与性能

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 主要原料

4.2.2 基本配方

4.2.3 试样制备

4.2.4 试样的测试与表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 SBR/改性淀粉/炭黑复合材料的力学性能

4.3.2 SBR/炭黑/淀粉复合材料的恒温硫化性能

4.3.3 SBR/炭黑/淀粉复合材料热氧老化性能

4.3.4 SBR/炭黑/淀粉复合材料的交联密度

4.3.5 SBR/炭黑/淀粉复合材料的耐水性能

4.3.6 SBR/炭黑/淀粉复合材料的动态力学性能

4.3.7 SBR/炭黑/淀粉复合材料的热稳定性分析

4.3.8 SBR/炭黑/淀粉复合材料的微观形态分析

本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢