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。

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。