微生物矿化改性蒙脱土补强天然橡胶的效果

亲水性蒙脱土在亲油性橡胶基体中因易团聚而达不到良好补强效果,采用传统化学或物理方法对其表面做亲油性改性则存在环境污染、能耗大或耗时长等诸多问题。本工作利用微生物硫酸盐还原菌的腐蚀及矿化作用对蒙脱土插层改性,制备具有插层/剥离结构的微生物蒙脱土并将其应用于橡胶补强。与原始蒙脱土相比,微生物蒙脱土的红外图谱中出现微生物胺化腐蚀的特征峰,Zeta电位降低也表明微生物对蒙脱土发生腐蚀作用,而X衍射图谱中(001)衍射峰下降至6.15°且在1~3°出现新衍射峰,是因为微生物矿化产生CaCO_(3)晶体从而增大蒙脱土层间距。微生物蒙脱土作为补强材料加入非极性的天然橡胶,由于层间距变大的微生物蒙脱土更容易让橡胶分子链穿插其间,且附着于蒙脱土表面的生物被膜有利于改善橡胶-蒙脱土界面相容性,所制备的硫化胶拉伸强度高达20.4 MPa,改性微生物蒙脱土补强效果与单用炭黑N774补强效果接近。将该微生物蒙脱土应用于极性的氯丁橡胶可获得相似补强效果,这显示出微生物矿化蒙脱土应用于橡胶补强材料的广阔前景。

复配偶联剂改性粉煤灰及其对氯丁橡胶性能的影响

采用物理球磨法和复配偶联剂化学接枝法相结合对粉煤灰进行改性,研究改性粉煤灰对氯丁橡胶(CR)性能的影响。结果表明:改性粉煤灰平均粒径减小至5.79μm,复配偶联剂在粉煤灰表面形成完整包覆层,使其疏水性增强,Zeta电位绝对值减小,达到良好的表面改性效果;在CR中填充10～20份改性粉煤灰,其可与炭黑具有良好的协同作用,硫化胶综合性能最优。

微生物球磨制备微粉化粉煤灰及其对天然橡胶补强性能的研究

先将粉煤灰进行微生物腐蚀处理,然后通过球磨工艺制备微粉化粉煤灰,球磨20 min即可将粉煤灰的平均粒径由约1250 nm高效减小至约194 nm,比相同条件下直接球磨得到的粉煤灰平均粒径(504 nm)大幅减小。微生物改性粉煤灰即使经过球磨后其表面仍附着有亲水亲油性的生物膜,这有利于提高其与有机材料界面相容性。微粉化粉煤灰/炭黑并用的天然橡胶(NR)复合材料的拉伸强度可达24.6 MPa,与单纯炭黑补强的NR复合材料相当。扫描电子显微镜照片显示经微生物和球磨处理的微粉化粉煤灰与NR的相容性大幅改善。

复配偶联剂用于粉煤灰表面改性

为改善粉煤灰与高分子材料间的相容性及分散稳定性,采用复配偶联剂对其进行表面接枝改性处理。采用FTIR、XRD、激光粒度仪、zeta电位仪、SEM和接触角等测试手段分别对粉煤灰改性前后的结构、形貌和表面性能变化进行测试表征。结果表明,球磨后粉煤灰粒径下降,表面生成大量带负电荷位点,zeta电位下降至-40.66 mV;亲水性表面修饰后,偶联剂在粉煤灰表面形成完整包覆层,亲水接触角增至61.46°,达到良好的表面改性效果。

微波辅助改性海泡石补强天然橡胶的研究

采用微波辅助酸活化工艺和硅烷偶联剂KH570(简称KH570)表面修饰得到改性海泡石,将其与炭黑N550并用补强天然橡胶(NR),研究海泡石改性前后的结构变化及其与炭黑N550并用对NR复合材料性能的影响。结果表明:KH570与酸活化海泡石表面—OH反应并包覆其表面,改性海泡石的亲油接触角减小,改性海泡石与NR的相容性提高;随着改性海泡石用量的增大,改性海泡石/炭黑N550/NR复合材料的硫化时间延长,拉伸强度和拉断伸长率增大,压缩永久变形先减小后增大,耐老化性能提高,储能模量、损耗模量和损耗因子呈减小趋势;当改性海泡石/炭黑N550用量比为30/10时,改性海泡石/炭黑N550/NR复合材料的拉伸强度和拉断伸长率最大。

改性油膏对天然橡胶胶料性能的影响

以改性油膏(硫化物处理的植物油)为增塑剂,并与炭黑N774和N330配合,研究其对天然橡胶(NR)胶料性能的影响。结果表明:改性油膏具有内润滑作用,可显著降低NR胶料的门尼粘度,改善加工性能;改性油膏在NR胶料混炼过程中熔融,促进橡胶分子流动,在胶料硫化后形成半结晶的玻璃态固体,与橡胶分子链发生交联,形成较稳定的复合体;改性油膏与炭黑N774等用量比(20∶20和15∶15)的NR胶料生热低,耐老化性能、动态力学性能和导热性能好。