納米纖維礦物對復(fù)合橡膠性能的影響及機理的研究.pdf

1、本文利用綠色環(huán)保的天然納米纖維礦物凹凸棒石(AT)為原料，通過偶聯(lián)劑的表面改性制成橡膠的補強填料，并以順丁橡膠(BR)為基體，制備了改性凹凸棒石/順丁橡膠復(fù)合材料。重點以硅烷偶聯(lián)劑Si-998為例對凹凸棒石的改性機理及對復(fù)合橡膠的補強機理進行了系統(tǒng)地研究。
　　通過正交實驗對復(fù)合橡膠的加工配方加以優(yōu)化，結(jié)合最優(yōu)配方，研究了凹凸棒石添加量對復(fù)合橡膠力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)添加量為60phr時，拉伸強度達到最大值8.9 MPa，提

2、高了4.84倍。選取了不同偶聯(lián)劑來改性凹凸棒石并填充順丁橡膠，通過對復(fù)合橡膠的力學(xué)性能進行對比得出，硅烷偶聯(lián)劑Si-998效果最好，當(dāng)用量為3％時，拉伸強度達到最大值11.37MPa，比未改性的凹凸棒石提高了27.8%。
　　探究硅烷偶聯(lián)劑Si-998改性凹凸棒石的改性效果及機理。SEM測試表明，改性后凹凸棒石的分散性得到明顯的改善，形成納米級材料。FTIR測試表明，改性后的凹凸棒石表面的羥基與硅烷偶聯(lián)劑縮合生成新的Si-O鍵，二

3、者發(fā)生了化學(xué)鏈接。XRD測試表明，包覆在凹凸棒石纖維表面的偶聯(lián)劑以及反應(yīng)形成的有機官能團對凹凸棒石的晶體結(jié)構(gòu)沒有產(chǎn)生明顯的影響。表面能的測試可以得出：當(dāng)偶聯(lián)劑用量為3%時，凹凸棒石達到飽和改性。通過熱重分析，精確計算出飽和改性時參與化學(xué)反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.12%。建立偶聯(lián)劑物理包覆凹凸棒石的數(shù)學(xué)模型，給出了數(shù)學(xué)推導(dǎo)公式。
　　系統(tǒng)研究了硅烷偶聯(lián)劑Si-998改性凹凸棒石填充橡膠的補強機理。通過XRD測試推測出在凹凸棒石