黏土/超细全硫化粉末橡胶/橡胶三元纳米复合材料的制备与性能研究

摘要

近年来，聚合物层状硅酸盐纳米复合材料由于其与传统材料和微米或宏观材料相比，具有模量高、强度高、耐热性高、以及气密性好和阻燃等优点，引起了研究者在应用和理论研究方面的热潮。层状硅酸盐片层的分散型态在很大程度上影响着纳米复合材料的各种性能。本论文提出了一种制备橡胶/黏土纳米复合材料（RCN）的新方法：将超细交联丁腈橡胶（UFPNBR）乳液与黏土悬浊液共混，使UFPNBR胶乳粒子与黏土片层彼此穿插隔离；采用喷雾干燥工艺迅速脱水，制备得到无机黏土剥离型分散的UFPNBR/黏土（MMT）共混粉末（UFNBRM）。将UFNBRM与丁腈橡胶（NBR），丁苯橡胶（SBR）和三元乙丙橡胶（EPDM）通过熔体共混制备黏土/超细全硫化粉末橡胶/橡胶三元纳米复合材料。对该纳米复合材料的相态结构，动态力学性能，力学性能和气密性进行了研究，并与OMMT/橡胶共混物做了对比。结果表明： （1）通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现UFNBRM混粉末为几微米到几十微米左右的橡胶颗粒，且粒径和表面形态均随黏土含量提高而显著变化。广角X射线衍射（WAXD）和透射电子纤维镜（TEM）研究表明，无机黏土在UFPNBRM中呈剥离型分散。 （2）TEM观察表明在MMT/UPFNBR/NBR三元纳米复合材料中，无机黏土分散不均匀，大部分黏土仍然以剥离状态分散于UFPNBR中，少量黏土分散在NBR基体橡胶中。UFPNBRM的加入对复合材料的力学性能，气体阻隔性能等有所提高。但由于纳米黏土分散不均一性，复合材料的力学性能低于有机改性黏土（OMMT）增强NBR纳米复合材料。 （3）在MMT/UPFNBR/SBR与MMT/UPFNBR/EPDM三元纳米复合材料中，由于UFPNBR与SBR，EPDM极性差异较大，相容性不好，UFNBRM在基体橡胶中发生了明显的团聚现象，使纳米黏土的增强效应不能充分发挥。由于粘土片层大径厚比，三元纳米复合材料的气体阻隔性能有所提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1序言

1.2黏土/橡胶纳米复合材料的研究进展

1.2.1黏土的结构和性质

1.2.2黏土在橡胶中的应用

1.2.3黏土/橡胶纳米复合材料的制备方法及结构表征

1.2.4黏土/橡胶纳米复合材料的性能

1.3喷雾干燥工艺

1.4超细全硫化粉末橡胶(UFPR)简介

1.4.1超细全硫化粉末橡胶(UFPR)的制备

1.4.2超细全硫化粉末橡胶的应用领域

1.5超细全硫化粉末橡胶(UFPR)改性树脂和橡胶的研究进展

1.5.1超细全硫化粉末橡胶增韧树脂

1.5.2超细全硫化粉末橡胶制备热塑性弹性体

1.5.3橡塑共混物性能连续调节技术

1.5.4超细全硫化粉末橡胶改性橡胶研究

1.6本课题的研究目的和主要内容

第二章实验部分

2.1实验原材料及配方

2.1.1实验原材料

2.1.2实验所用配方

2.2实验设备及测试仪器

2.3实验方法

2.3.1共混物的制备

2.3.2性能测试

第三章结果与讨论

3.1UFPNBRM的制备与结构表征

3.1.1UFPNBRM的SEM和能谱分析测定

3.1.2UFPNBRM中黏土含量的测定

3.1.3黏土在UFPNBRM的分散状态

3.1.3小结

3.2黏土/UFPNBR/NBR三元纳米复合材料的结构性能研究

3.2.1黏土/UFPNBR/NBR三元纳米复合材料的微观相态研究

3.2.2 UFPNBRM/NBR共混物的动态力学分析

3.2.3 UFPNBRM/NBR与OMMT/NBR共混物的力学性能对比

3.2.4 UFPNBRM/NBR与OMMT/NBR共混物的气密性能对比

3.3黏土/UFPNBR/NBR三元纳米复合材料的结构性能研究

3.3.1黏土/UFPNBR/SBR三元纳米复合材料的微观结构研究

3.3.2 UFPNBRM/NBR与OMMT/SBR共混物的力学性能对比

3.3.3 UFPNBRM/SBR与OMMT/SBR共混物的气密性能对比

3.4黏土/UFPNBR/EPDM三元纳米复合材料的结构性能研究

3.4.1黏土/UFPNBR/EPDM三元纳米复合材料的微观结构研究

3.4.2黏土/UFPNBR/EPDM三元纳米复合材料的力学性能

3.4.3 UFPNBRM/EPDM与OMMT/EPDM共混物的气密性能对比

第四章结论

参考文献

致谢

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