層狀硅酸鹽-橡膠納米復(fù)合材料的性能研究及其工業(yè)化應(yīng)用.pdf_第1頁(yè)
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1、層狀硅酸鹽/橡膠納米復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能受到廣泛關(guān)注,制備剝離型的層狀硅酸鹽/橡膠納米復(fù)合材料一直是人們研究的重點(diǎn)和難點(diǎn),而理論研究的最終目的是為了應(yīng)用,將層狀硅酸鹽/橡膠納米復(fù)合材料推向工業(yè)化應(yīng)用具有重要的實(shí)踐意義。
   乳液共沉法是一種簡(jiǎn)便高效、適用于工業(yè)化生產(chǎn)的納米復(fù)合技術(shù),也是制備層狀硅酸鹽/橡膠納米復(fù)合材料的重要方法之一。本論文主要是基于乳液共沉法制備了剝離型的粘土/丁吡橡膠納米復(fù)合材料,并對(duì)這種方法制備的層狀硅酸

2、鹽/橡膠納米復(fù)合材料在輪胎內(nèi)胎、耐熱輸送帶、工程輪胎胎面膠中的應(yīng)用展開(kāi)系統(tǒng)的研究。
   基于乳液共沉法的基礎(chǔ),通過(guò)酸化的吡啶基團(tuán)與粘土片層之間形成強(qiáng)的離子鍵相互作用,提高填料與橡膠之間的界面相互作用,從而改善分散,制備出剝離型的粘土/丁吡橡膠納米復(fù)合材料,并通過(guò)TEM和XRD表征了這種納米復(fù)合材料的剝離型結(jié)構(gòu),采用NMR和DMTA驗(yàn)證了粘土與橡膠之間形成強(qiáng)界面相互作用的相關(guān)機(jī)理。這種剝離型的粘土/丁吡橡膠納米復(fù)合材料表現(xiàn)出比傳

3、統(tǒng)的隔離型粘土/丁吡橡膠納米復(fù)合材料更為優(yōu)異的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、力學(xué)性能、氣體阻隔性能。
   為了改善層狀硅酸鹽/SBR納米復(fù)合材料的加工性能,使其更好的應(yīng)用于內(nèi)胎材料,研究了并用NR、甘油改性、并用再生膠、硫磺改性四種辦法對(duì)其相關(guān)性能的影響。(1)并用NR在改善加工性能的同時(shí)損失了復(fù)合材料的氣密性能;(2)甘油直接共混改性,F(xiàn)TIR證實(shí)了甘油對(duì)累托石片層表面羥基的屏蔽作用,避免了硫化過(guò)程中由于片層對(duì)促進(jìn)劑的吸附作用引起的延遲硫化

4、,通過(guò)RPA驗(yàn)證了甘油對(duì)累托石/SBR納米復(fù)合材料體系的填料網(wǎng)絡(luò)相互作用的削弱,可以保證復(fù)合材料氣密性,改善加工性能,降低定伸應(yīng)力,提高拉伸強(qiáng)度;(3)并用再生膠可以改善復(fù)合材料的加工性能和氣密性,但是對(duì)力學(xué)性能的影響不利于制備內(nèi)胎材料;(4)通過(guò)添加過(guò)量硫磺改性,可以明顯改善層狀硅酸鹽/SBR納米復(fù)合材料的氣密性能,同時(shí)降低內(nèi)耗生熱,為提高橡膠材料的氣密性提供了新的思路。
   考察了粘土與炭黑并用填充SBR納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和

5、性能,在填料總量一定的前提下,納米粘土片層的加入可以提高復(fù)合材料的耐熱氧老化性能和耐熱性能,而炭黑則可以彌補(bǔ)由于粘土與橡膠基體之間相互作用較弱以及粘土片層微觀分布不均勻性帶來(lái)的應(yīng)力集中,二者并用可以有效的使各項(xiàng)性能達(dá)到較好的平衡。通過(guò)FTIR和DSC對(duì)復(fù)合材料內(nèi)外層存在差異的進(jìn)行研究,提出了相應(yīng)的耐熱機(jī)理:粘土片層的阻隔作用可以減少在老化過(guò)程中橡膠最外層含氧基團(tuán)的生成,降低最外層橡膠的Tg,從而使得分子鏈保持柔順性,以達(dá)到耐高溫老化彎折

6、的效果,提高耐熱性能。
   在工程輪胎胎面膠配方中,將少量粘土以粘土/NR納米復(fù)合母膠的形式等量或非等量替代炭黑,改善了復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐磨性能、動(dòng)態(tài)生熱性能、抗裂紋增長(zhǎng)性能、耐破壞性能等。
   考察了工業(yè)產(chǎn)品粘土/SBR納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能。XRD和TEM結(jié)果表明對(duì)于已經(jīng)分散很好的粘土/SBR納米復(fù)合材料,混煉過(guò)程中剪切作用會(huì)增大無(wú)機(jī)粘土片層的重新聚集的可能性,還會(huì)降低復(fù)合材料力學(xué)性能和氣密性能;通過(guò)硅烷偶

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