天然橡胶/固相法改性纳米碳酸钙复合材料的微观形态与力学性能

研究了天然橡胶(NR)/硬脂酸包覆型纳米碳酸钙(CCR)复合材料和NR/固相法改性纳米碳酸钙(M-CCR)复合材料的微观形态、力学性能、耐老化性能和热稳定性能等。结果表明,与CCR相比,M-CCR在NR中的分散性更好,界面结合形态得到了改善;NR/M-CCR复合材料的力学性能、耐老化性能和热稳定性能显著提高,且当M-CCR用量少于10份时,NR/M-CCR复合材料的综合性能最佳。

羟基不饱和脂肪酸改性纳米碳酸钙对聚丙烯微观形态和流变性能的影响

采用羟基不饱和脂肪酸,通过固相法对硬脂酸改性的工业纳米碳酸钙CCR进行表面改性制备了R-CCR,红外光谱(FTIR)显示改性剂已结合在碳酸钙表面.通过熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/乙丙橡胶(EPDM)/纳米碳酸钙二元和三元复合材料.并利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察复合材料的微观形态,发现R-CCR的加入,使PP复合材料的拉伸断面出现明显的拉丝状结构和大面积的屈服变形,与PP/EPDM/CCR相比,PP/EPDM/R-CCR冲击断面的空穴明显增加并细化,R-CCR在PP基体中分散均匀,且界面模糊,与基体的相容性明显优于CCR.复合材料流变行为的研究表明R-CCR的加入,体系储存模量G′和损耗模量G″随频率的增加而增加,对损耗因子和复数粘度的影响不大;但PP/EPDM/R-CCR复合材料的表观粘度,明显低于PP/EPDM/CCR和纯PP,同时,剪切速率的增加可有效降低体系的表观粘度.力学性能表明,R-CCR对PP同时起到增韧和增强的效果.且R-CCR和EPDM对PP具有协同增韧的效果.在保持聚丙烯的模量和强度基本不变的前提下,大幅度的改善聚丙烯的韧性,同时加工性能保持不变.

纳米微晶纤维素替代炭黑补强天然橡胶

采用纳米微晶纤维素(NCC)部分替代炭黑,制备了天然橡胶/纳米微晶纤维素/炭黑复合材料(NR/NCC/CB),研究了NCC对NR/CB复合材料性能的影响.结果表明,NCC提高了CB补强NR的扯断伸长率,并保持在500%以上,永久变形下降至30%以下,且NR/NCC/CB的拉伸强度和撕裂强度基本保持或略优于NR/CB,硬度则基本保持不变;NCC替代炭黑的量为5phr～20phr时,材料仍能保持良好的耐磨耗性能;NCC替代炭黑的量低于15phr时,材料的抗曲挠龟裂性能得到改善;NCC的加入还改善了材料的热空气老化性能,降低了材料的压缩疲劳生热,当NCC取代CB的量为10 phr时,复合材料的生热达到最低值13.0℃.

复合改性纳米碳酸钙／CPE对PVC的协同增韧增强

用改性剂在水相中对纳米碳酸钙进行表面改性,样品烘干后在捏合机中用固相法采用自制的表面改性剂对水相法改性的纳米碳酸钙进一步进行包覆改性;制备了一种具有反应活性的新型改性纳米碳酸钙(R-CaCO3),并对R- CaCO3进行表征。结果表明,R-CaCO3亲油性增加,在液体石蜡中分散性改善,改性剂与碳酸钙之间形成化学吸附; 同时制备了PVC／CPE／R-CaCO3]纳米复合材料,发现R-CaCO3与CPE对PVC有明显的协同增韧增强作用,同时还提高了体系的耐热性,且体系的黏度基本不变。

反应型纳米碳酸钙补强NR的研究

采用具有反应性的改性剂,在纳米碳酸钙水悬浮液中进行改性,制备一种新型改性纳米碳酸钙(简称M-Ca-CO3)及其与NR的复合材料,对改性前后纳米碳酸钙的结构和形态进行分析,并对NR/纳米碳酸钙复合材料的结构和性能进行研究。结果表明,与未改性纳米碳酸钙相比,改性纳米碳酸钙的透过率下降,在正己烷中的分散性明显提高;NR/M-CaCO3复合材料具有良好的界面相容性和耐热分解性能、较高的交联密度以及优良的综合物理性能和耐老化性能,M-CaCO3的最佳用量为8份。

纳米碳酸钙/ZDMA共增强NBR(英文)

比较了NBR与ZDMA及3种纳米碳酸钙(U-CaCO3,CCR,M-CaCO3)组成的复合材料硫化胶的力学性能和结构形态。结果表明,NBR/M-CaCO3/ZDMA三元复合体系的力学性能明显提高,其结构形态的改善明显优于其他体系。M-CaCO3和ZDMA对NBR的共增强作用明显。

改性纳米碳酸钙补强NR/SBR/BR并用胶的表征

通过固相法在硬脂酸改性商品纳米碳酸钙CCR中加入间苯二酚与六亚甲基四胺的络合物RH,制备了改性纳米碳酸钙M-CCR,并分别制备了天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶并用胶与M-CCR和CCR的复合材料.利用橡胶加工分析仪(RPA)和透射电子显微镜(TEM)研究了M-CCR和CCR在并用胶基体中的分散性、界面结合力、加工性能和形态.同时比较了复合材料的力学性能.结果表明,并用胶填充M-CCR的加工性能、补强作用以及填料的分散性和界面结合力均明显优于CCR.

木粉纳米微晶纤维素补强NR/SBR/BR并用胶的研究

利用酸水解木粉制备棒状纳米微晶纤维素(WNC),与天然胶乳(NR)共凝沉制备NR/WNC混合物,将其与丁苯胶(SBR)、顺丁胶(BR)、炭黑(CB)混炼制备WNC/CB/NR/SBR/BR复合材料,研究了WNC部分替代CB对NR/SBR/BR并用胶性能的影响.研究表明:与45 phr CB补强并用胶相比,添加WNC的复合材料的Payne效应显著降低,加工性能得到明显改善,力学性能基本保持,压缩生热下降了18.4%,压缩疲劳变形总体都小于5%;添加5~10 phr WNC的复合材料抗屈挠龟裂性得到保持,WNC为5 phr时复合材料的耐磨耗性得到保持;随着WNC替代CB量的增加,复合材料0℃时的损耗因子tanδ先增后减,60℃的tanδ逐渐下降;质量损失5%时的温度逐渐下降,最大质量损失速率温度变化不大;WNC的加入有利于保持复合材料的老化性能.SEM结果表明,少量的WNC在橡胶基体中分散良好,与基体界面结合紧密.

硅烷偶联剂KH-550对纳米晶纤维素/炭黑/天然橡胶复合材料性能的影响

试验研究硅烷偶联剂KH-550对纳米晶纤维素/炭黑/天然橡胶复合材料性能的影响。结果表明:加入硅烷偶联剂KH-550后,混炼胶的粘性模量和损耗因子减小,硫化胶的硬度和300%定伸应力增大,拉断永久变形减小,耐磨性能提高;当硅烷偶联剂KH-550用量为1~2份时,混炼胶的硫化特性和加工性能,硫化胶的交联密度、耐屈挠性能、压缩疲劳性能和耐磨性能明显改善。

纳米纤维素补强橡胶研究进展

纳米纤维素作为一种兼具环境友好、可降解、来源广泛以及可制备出不同形态和性能的纳米颗粒等特点的新型补强填料,近年来在高分子领域引起了极大的关注,但大部分研究局限于塑料领域,鲜见于补强橡胶.纳米纤维素补强橡胶不仅可改善橡胶的力学性能(提高橡胶的强度、模量),而且对橡胶的加工性能有积极影响,与此同时还能赋予橡胶可降解特性,减轻由传统填料补强橡胶所带来的环境污染压力.目前国内外纳米纤维素补强橡胶的研究主要集中在力学性能方面,也有少量关于吸水性能、阻隔性能、导电性以及动态力学性能等的报道.纳米纤维素由于表面较多的羟基而呈较强的极性,寻找高效且简易的方法对其表面改性以改善其在基体内的分散以及与橡胶基体的相容性,仍是目前亟待解决的问题.文中主要综述国内外在纳米纤维素补强橡胶方面的研究进展、笔者所在课题组在纳米纤维素替代炭黑或白炭黑补强橡胶方面所做的系列工作,以及纳米纤维素补强橡胶作为轮胎用橡胶的应用前景.

天然橡胶/改性纳米碳酸钙复合材料的形态与力学性能(英文)

比较了3种改性纳米碳酸钙,如硬脂酸改性的纳米碳酸钙(CCR)、CCR的固相改性纳米碳酸钙(M-CCR)、悬浮改性纳米碳酸钙(M-CaCO3)与天然橡胶组成的复合材料硫化胶的力学性能和形态。结果表明,3种复合材料的硫化胶与天然橡胶硫化胶相比,其力学性能得到了明显改善,其中含有M-CaCO3的复合材料力学性能的提高和形态的改善优于含有CCR和M-CCR者。

粘土或纳米碳酸钙填充聚合物的结晶性能和流变行为研究

总结了粘土、纳米碳酸钙填充聚合物的结晶性能和流变行为,阐述了无机纳米填料对聚合物复合材料结晶性能和流变行为的影响,同时论述了结晶性能和流变行为与纳米复合材料力学性能及加工性能的关系。结果表明,粘土和纳米碳酸钙对结晶聚合物均有异相成核剂的作用,在基本保持聚合物强度的同时,明显改善复合材料的韧性,同时保持材料原有的加工性能。

纳米微晶纤维素对炭黑补强天然橡胶硫化特性和耐老化性能的影响(二)

（续上期） 2．5复合材料的老化性能 在热氧条件下，橡胶大分子链断裂致使分子链变短，材料密度增大，宏观上表现为橡胶硬度提高、物理性能下降，即橡胶材料发生了老化。NR的分子链中含有大量不饱和双键，易受到氧及臭氧的侵蚀而破坏，其热氧老化性能有待提高。

纳米微晶纤维素对炭黑补强天然橡胶硫化特性和耐老化性能的影响(一)

研究纳米微晶纤维素(NCC)部分取代炭黑(CB)对天然橡胶(NR)硫化特性、老化性能和热稳定性能的影响。结果表明:NCC部分取代CB,NR/NCC/CB复合材料的CB网络结构减弱,复合材料的t10延长,t90缩短,转矩降低;NCC用量增大、硫化温度提高,复合材料的硫化速率常数增大;用10份NCC等量取代CB,复合材料的硫化反应活化能降低,耐热和耐高温老化性能较好;随着NCC用量增大,复合材料的5%质量损失温度有所下降,最大质量损失速率有所增大,最大质量损失温度变化不大,表观交联密度下降;加入粘合剂RH,复合材料的表观交联密度增大。

新型改性纳米碳酸钙对天然橡胶的补强作用

制备了一种新型改性纳米碳酸钙M -CaCO3,采用FTIR、TGA和SEM对MCaCO3的结构形态进行了研究 ;同时探讨了其与天然橡胶 (NR)形成的纳米复合材料(NR/M -CaCO3)硫化胶的结构、形态和力学性能 ,并分别与硬脂酸包覆型工业纳米碳酸钙 (CCR)及其与天然橡胶形成的纳米复合材料 (NR/CCR)硫化胶进行比较 ,结果表明 ,M -CaCO3对NR具有显著的补强作用 ,其补强效果远优于CCR .

蔗渣纳米纤维素的制备与表征

以甘蔗渣为原料,通过无废酸的一步法、两步法和三步法制备了蔗渣纳米纤维素(BNC),并与酸解法进行对比.采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)等手段表征了纳米纤维素的光谱性质、形貌结构、结晶性能及热稳定性能.结果表明,4种方法处理后纤维形貌尺寸均可达到纳米级别且在一定浓度的水溶液中均可形成类果冻状的胶体,其中酸解法和三步法所制备的纳米纤维素长径比较小,形貌多为短棒状,在水溶液中分散稳定性较好,可稳定悬浮超过30 d;一步法和两步法所制备的纳米纤维素长径比较大,为类纤维状结构,分散稳定性相对较差,但也可稳定悬浮至少5 d;一步法所制备的纳米纤维素晶型为纤维素Ⅰ型和纤维素Ⅱ型的混合物,两步法、三步法和酸解法处理后的纤维晶型没有改变,仍然保持纤维素Ⅰ型.与酸解法相比,无废酸法所制备的纳米纤维素热稳定性更优,无废酸法工艺简单,反应条件温和,而酸解法反应步骤繁复,会产生大量废酸增加后续处理成本.

高韧高强PVC纳米复合材料的研究

在水相中对纳米碳酸钙悬浮液进行了湿法改性。抽提后改性纳米碳酸钙的红外光谱和热失重分析显示改性剂与纳米碳酸钙之间以化学键结合;将改性纳米碳酸钙应用到聚氯乙烯中,制得了增韧、增强及增刚的聚氯乙烯纳米复合材料。复合材料在保持加工性能的同时耐热性能得到提高。透射电镜分析显示改性纳米碳酸钙在基体中呈纳米级分散,扫描电镜分析显示复合材料冲击断面产生丝状屈服,表现出典型的韧性断裂特征。

淀粉改性及其在橡胶中的应用研究进展

石化能源的短缺和环境污染等问题的日益严重,使得对天然可再生资源的研究成为当前的研究热点。淀粉作为一种广泛存在的天然资源,在高分子材料方面越来越受到青睐。本文介绍了淀粉的结构特点,综述了淀粉的物理改性以及化学改性中的交联改性、接枝改性和小分子改性的研究进展,并在此基础上介绍了淀粉在橡胶工业中的应用研究进展。

聚丙烯/水相法改性纳米碳酸钙复合材料的结构与性能

用三官能团的有机改性剂对纳米碳酸钙进行表面改性,填充到聚丙烯中,制得PP／纳米CaCO3复合材料,同时对复合材料的力学性能、微观形态以及热性能进行研究。结果表明:PP／改性纳米CaCO3复合材料的力学性能及热性能都有较大幅度的改善。改性剂与纳米CaCO3形成化学结合,改性纳米CaCO3对PP有异相成核的作用,能诱导β晶型PP的产生,在提高复合材料强度的同时,使韧性明显提高。

NR/改性气相法白炭黑复合材料的性能研究

在改性气相法白炭黑填充NR胶料中加入粘合剂RH,研究粘合剂RH用量对胶料性能的影响,并与偶联剂Si69/气相法白炭黑胶料进行对比。结果表明,粘合剂RH的加入明显改善了硫化胶的物理性能,拉伸强度提高10%以上;粘合剂RH用量为4份时,硫化胶的综合物理性能最佳;有机改性剂M2改性气相法白炭黑参与了橡胶的共硫化,使硫化胶的交联密度增大;偶联剂Si69对硫化胶物理性能的改善效果不及粘合剂RH。