二元共混型橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料结构与性能研究

摘要

本课题采用机械混炼法制备了溴化丁基橡胶/三元乙丙橡胶/有机蒙脱土(BIIR/EPDM/OMMT)纳米复合-材料、丁腈橡胶/氯丁橡胶/有机蒙脱土(NBR/CR/OMMT)纳米复合材料和天然橡胶/溴化丁基橡胶/有机蒙脱土(NR/BIIR/OMMT)纳米复合材料，采用TEM、SEM和XRD对纳米复合材料的亚微观结构进行了表征，并对纳米复合材料的硫化特性、表观交联密度、物理机械性能、耐寒性能、热稳定性能和耐油性能进行了研究。
　　 TEM、SEM和XRD表明，OMMT片层以纳米尺寸均匀分散于三种共混胶基体中，制备出剥离型纳米复合材料；添加少量OMMT能够明显提高共混胶的表观交联密度；OMMT对共混胶具有极好的补强作用，当OMMT添加量为3份时，BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料、NBR/CR/OMMT纳米复合材料和NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的拉伸强度分别为13.73MPa、19.35MPa和16.02MPa，与纯胶相比分别提高了39％、50％和193％，撕裂强度分别为20.4KN/m，28.9KN/m和30.5KN/m，与纯胶相比分别提高了24％，18％和78％;OMMT对NBR/CR共混胶硫化特性没有影响，但能够明显降低BIIR/EPDM共混胶和NR/BIIR共混胶的正硫化时间，起到了促进硫化作用；OMMT对共混胶玻璃化转变温度影响较小，甚至能够略微降低NBR/CR共混胶的玻璃化转变温度，提高其耐寒性能；添加OMMT之后，纳米复合材料的耐油性能和热稳定性能均显著提高。
　　 工业配方配合表明，采用3份OMMT等量取代炭黑应用于工业配方中，能够明显提高产品物理机械性能，其中内胎与胎面胶的拉伸强度分别提高了16.5％和28％，显示了OMMT良好的工业化应用前景。

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章 文献综述

1.1 蒙脱土的结构特点

1.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的概述

1.2.1 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法

1.2.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的结构

1.3 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的表征技术

1.3.1 透射电子显微镜

1.3.2 小角X射线散射和中子散射

1.3.3 广角X射线衍射

1.3.4 热失重分析

1.3.5 示差扫描量热

1.3.6 其他表征技术

1.4 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的性能及其应用

1.4.1 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的加工性能

1.4.2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的力学性能

1.4.3 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的高强度和高耐热性

1.4.4 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的光学性能

1.4.5 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的阻隔性、热稳定和浅色性

1.5 本课题研究的目的与意义

第二章 实验部分

2.1 原材料及主要实验仪器

2.1.1 实验原材料

2.1.2 实验仪器

2.2 二元共混型橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的制备

2.2.1 溴化丁基橡胶/三元乙丙橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的制备

2.2.2 丁腈橡胶/氯丁橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的制备

2.2.3 天然橡胶/溴化丁基橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的制备

2.3 二元共混型橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的性能测试

第三章 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的结构与性能研究

3.1 0MMT(4#)的表征

3.2 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的SEM分析

3.3 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的XRD分析

3.4 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的硫化特性

3.5 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的表观交联密度

3.6 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的物理机械性能

3.7 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的耐寒性能

3.8 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的耐油性能

3.9 BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的热稳定性能

3.10 工业配方应用研究

3.11 本章小结

第四章 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的结构与性能研究

4.1 0MMT(1#)的表征

4.2 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的TEM分析

4.3 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的XRD分析

4.4 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的硫化特性

4.5 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的表观交联密度

4.6 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的物理机械性能

4.7 NBR/CR／OMMT纳米复合材料的耐老化性能

4.8 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的耐寒性能

4.9 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的热稳定性能

4.10 NBR/CR/OMMT纳米复合材料的耐油性能

4.11 本章小结

第五章 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的结构与性能研究

5.1 0MMT(2#)的表征

5.2 NP/BIIR/OMMT纳米复合材料的TEM分析

5.3 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的XRD分析

5.4 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的硫化特性

5.5 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的表观交联密度

5.6 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的物理机械性能

5.7 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的耐老化性能

5.8 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的耐寒性能

5.9 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的热稳定性能

5.10 NR/BIIR/OMMT纳米复合材料的耐油性能

5.11 工业配方应用研究

5.12 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢