水滑石及改性水滑石/丁苯（天然）橡胶复合材料的制备、结构与性能关系研究

摘要

本论文采用层板结构完整、宽高比大、边缘效应好的水滑石与通用橡胶进行复合制备水滑石/橡胶复合材料，研究水滑石在橡胶中的填充效应、界面与分散问题以及其对复合材料性能的影响。
　　首先，在论文第三章，制备了NO3-LDHs，NO3-LDHs-KH550，SMAS-LDHs、IA-LDHs，并利用XRD、FIIR、TGA、XPS、SEM对其结构和插层程度进行了表征，结果表明制备的水滑石粒径分布均匀、层板结构完整、宽高比大，插层后的水滑石层间距明显增大。利用乳液-共絮凝法制备了水滑石/丁苯纳米复合材料，对其硫化性能、力学性能、气体阻隔性能进行研究，结果表明NO3-LDHs、NO3-LDHs-KH550填充的纳米复合材料综合性能随着填料的增加有显著提高，插层SMAS-LDHs、IA-LDHs制备的橡胶复合材料中，分散良好，界面作用增强。但由于SMAS-LDHs层板薄，强剪切加工易使其破坏，影响了复合材料的气体阻隔性能。
　　其次，在论文第四章，利用表面活性剂增强胶乳的稳定性，依照乳液-共絮凝复合法制备了高填充的IA-LDHs/NR复合材料，当水滑石填充量为15phr时，复合材料拉伸强度达27.5MPa，比纯天然橡胶的拉伸强度提高了近10MPa，表现出良好的增强效果。此外，IA-LDHs/NR复合材料的气体阻隔性能有所提升。此外，利用乳液-共絮凝法制备了力学性能优异的IA-LDHs-CaCO3/SBR，该复合材料的拉伸强度在IA-LDHs为20phr时，可以20MPa以上，且材料具有良好的气密性能。
　　最后，在论文第五章，利用丁吡橡胶作为界面剂，改善了衣康酸水滑石与丁苯橡胶基体的界面作用，使得复合材料中层板分布更加均匀、取向度更高。此外，开展了水滑石/橡胶复合材料的轮胎气密层试制研究，包括混炼、压延、贴合、轮胎成型与硫化等工艺研究，制备了成品轮胎，正进行各项成品性能测试。

目录

声明

本论文中主要缩写与物理符号说明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 水滑石的结构

1．3 水滑石的性能

1．4 水滑石的制备

1．5 水滑石的溶剂分散性

1．6 水滑石的表面修饰及其功雏化

1．7 LDHs／聚合物纳米复合材料

1．7．1 LDHs／聚合物纳米复合材料的背景

1．7．2 LDHs与聚合物的复合方法

1．7．3 LDHs／聚合物纳米复合材料的性能及应用

1．8 论文选题的目的及意义

1．9 论文研究的内容

1．10 论文研究的创新点

第二章 实验部分

2．1 实验原材料及配方

2．1．1 原材料及化学试剂

2．1．2 基本配方列表

2．2 实验设备及测试仪器

2．3 实验工艺

2．3．1 共沉淀法制备水滑石

2．3．2 水滑石／水分散液的制备

2．3．3 水滑石／橡胶乳液混合液的制备

2．3．4 絮凝工艺制备水滑石／橡胶纳米复合材料

2．3．5 NO3-LDHs-KH550的制备及其填充丁苯橡胶复合材料

2．3．6 IA-LDHs-CaCO3的制备及其填充橡胶纳米复合材料

2．4 实验测试方法

2．4．1 材料的结构表征方法

2．4．2 固含量的测定方法

2．4．3 橡胶材料的性能测试方法

第三章 水滑石表征及水滑石／丁苯橡胶复合材料性能研究

3．1 前言

3．2 水滑石的制备

3．3 水滑石的结构

3．3．1 水滑石插层程度的简单评价

3．3．2 水滑石表面形貌、粒径和粒径分布

3．4 水滑石／丁苯橡胶复合材料

3．4．1 硝酸根水滑石／丁苯橡胶(NO3-LDHs／SBR)复合材料

3．4．2 NO3-LDHs-KH550／SBR复合材料的综合性能

3．4．3 插层水滑石填充丁苯橡胶复合材料

3．5 小结

第四章 高性能水滑石／橡胶复合材料性能研究

4．1 前言

4．2 表面活性剂增强胶乳稳定性，制备高性能水滑石／橡胶复合材料

4．2．1 IA-LDHs／NR复合材料硫化特性

4．2．2 IA-LDHs／NR复合材料力学性能

4．2．3 IA-LDHs／NR复合材料的气密性能

4．2．4 IA-LDHs／NR复合材料SEM分析

4．2．5 小结

4．3 复合填料制备高性能水滑石／橡胶复合材料

4．3．1 IA-LDHs-CaCO3／SBR复合材料硫化性能

4．3．2 IA-LDHs-CaCO3／SBR复合材料力学性能

4．3．3 IA-LDHs-CaCO3／SBR复合材料的气密性能

4．3．4 IA-LDHs-CaCO3／SBR复合材料SEM分析

4．3．5 小结

第五章 乳液-共絮凝制备IA-LDHs／VPR／SBR复合材料

5．1 IA-LDHs／VPR／SBR复合材料硫化特性

5．2 IA-LDHs／VPR／SBR复合材料力学性能

5．3 IA-LDHs／VPR／SBR复合材料气密性能

5．4 IA-LDHs／VPR／SBR复合材料的微观结构分析

5．5 小结

5．6 水滑石／橡胶复合材料试制轮胎气密层

第六章 结论

参考文献

致谢

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