硅灰石/橡胶复合材料界面微观结构

天然硅灰石加入固相活性剂硬脂酸 ,经超音速气流机械力粉碎 -活化 ,硅灰石仍呈针状或柱状结构 ,表面镶着呈一定规则排列的细小颗粒 ,系因硬脂酸一端的羧基与硅灰石发生化学反应或化学吸附。硬脂酸另一端 C17烷基与天然橡胶的结构十分相似 ,彼此间相容性较好 ,硅灰石在橡胶中分布较均匀 ,因而活性硅灰石 /橡胶复合材料界面粘结较好。

相容剂对PBAT/硅灰石复合材料性能的影响

以生物降解塑料聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)为聚合物基体,硅灰石(WT)作为填料,以2,3-甲基丙烯酸环氧丙酯(ADR)作为相容剂,通过熔融挤出制备得到PBAT/硅灰石复合材料,考察了相容剂ADR对PBAT/硅灰石复合材料结构及性能的影响。研究结果表明,相容剂可改善硅灰石在PBAT基体中的分散性,增强界面相互作用,提高复合材料的力学性能和热稳定性。

硅灰石纳米复合材料的制备及应用研究进展

硅灰石是一种用途广泛的无机矿物材料,属于单链硅酸盐矿物,具有优异的耐热性、化学稳定性和绝缘性等特点。本文介绍了硅灰石纳米粒子的工业生产方法、实验室制备方法和硅灰石纳米复合材料的制备策略,论述了硅灰石纳米复合材料在补强填料、催化剂、生物医学等领域的应用研究进展。

硅烷偶联剂改性的短切玄武岩纤维增强三元乙丙橡胶复合材料的研究

将玄武岩纤维(BF)用硅烷偶联剂KH570改性后,制备了玄武岩纤维增强三元乙丙橡胶(E-BF7)复合材料,研究了玄武岩纤维用量对复合材料力学性能、热稳定性、动态热力学性能、耐水性能以及耐化学液体性能的影响。结果表明:与未加纤维的三元乙丙橡胶相比,添加15份KH570改性的玄武岩纤维BF7得到的三元乙丙橡胶复合材料E-BF7-15,拥有更好的综合性能。其拉伸强度从12.49MPa提高到14.50MPa,提高了16.1%,撕裂强度从41.47MPa提高到51.67MPa,提高了24.6%,其耐水性和耐化学液体性能也得到明显提升。

钢渣基盾粉/橡胶复合材料的性能及机理

基于利用超细立磨与钢渣制备钢渣基盾粉(简称盾粉)的研究成果,以橡胶工业配方制备盾粉/橡胶复合材料。测试矿物成分、化学成分、粒度分布、结构组成、微观结构和热稳定性,从微观层面阐述盾粉用于橡胶工业配方的相关机理。结果表明:当盾粉替代炭黑比例为5%~10%(质量分数,下同)时,盾粉与橡胶基体的相容性较好,盾粉/橡胶复合材料拉伸强度为16.16~17.06 MPa,高于15 MPa,拉伸伸长率为619.8%~668.21%,高于350%,磨耗量为130~196 mm^(3),小于200 mm^(3),均满足国标要求;当盾粉替代炭黑比例为5%时,盾粉/橡胶复合材料的硫化时间缩短、硫化速率指数提高。盾粉/橡胶复合材料燃烧时,一方面盾粉中SiO2与硫自由基、Fe、Zn、Al发生反应形成Si-Mg阻燃体系、Si-Al阻燃体系与Si-Fe消烟体系;另一方面盾粉与橡胶体系产生关联作用组成致密的炭层,阻止部分热量的传递与火焰的蔓延。

橡胶复合材料的Mullins效应

橡胶复合材料在大应变加载-卸载循环作用下总是发生应变软化和滞后性回复行为,即Mullins效应。该效应显著影响材料在循环载荷作用下的使役行为及其结构稳定性,但120年以来Mullins效应机理争议极大,其理论模型难以有效指导橡胶材料加工和Mullins效应调控。通过分析已提出的“填料结构”、填料-橡胶界面、橡胶相“破坏”等主要Mullins效应机理及其缺陷,结合Mullins效应所伴随的微观结构变化扼要介绍“破坏模型”及其理论的主要学术思想、应用和局限性,阐明理论研究分歧的主要原因。结合作者课题组的工作提出Mullins效应的黏弹性机制,展示若干Mullins效应调控策略,进一步展望理论研究和调控技术的发展方向。

改性芳纶短纤维增强氯丁橡胶/顺丁橡胶复合材料的实验研究

采用等离子体/油酸钾协同处理对芳纶纤维进行改性,并研究了改性芳纶纤维对氯丁橡胶/顺丁橡胶并用胶的增强作用。结果表明,等离子体的高能冲击使芳纶纤维的表面粗糙度增大,增加了芳纶纤维的表面积,并在芳纶纤维表面引入活性位点;油酸钾改性促进了芳纶纤维极性的削弱及其与橡胶的界面结合;经过等离子体/油酸钾协同处理的改性芳纶纤维增强后,橡胶复合材料的拉伸强度提高了25.85%,定伸模量提高了34.65%,刚度提高了10.96%,在正硫化时间(t90)未改变的情况下,焦烧时间(t10)下降。

金属橡胶-聚氨酯复合材料减振性能研究

针对单一减振材料无法兼具高阻尼与高刚度的弊端,本工作提出了一种新的复合材料,即将三维空间网状结构的金属橡胶(EMWM)作为基体,聚氨酯(PU)作为增强体,并采用真空渗流的方式制备了具有高阻尼与高刚度的金属橡胶-聚氨酯(EMWM-PU)复合材料。通过EMWM与EMWM-PU复合材料的准静态压缩试验,发现界面摩擦的引入使得EMWM-PU复合材料的耗能与刚度特性得到显著提升。此外搭建了复合材料管路减振测试平台,以平均振动加速度级和插入损失作为评价指标,研究了EMWM密度、激振量级、安装时的预紧间距对管路减振性能的影响。结果表明,EMWM-PU复合材料在5~1 000 Hz频段范围内均具有优异的减振效果,且复合材料中基体材料EMEM的密度越小、安装时的预紧间距越大,减振效果越好。本研究有效拓宽了复合材料的应用范围,也为金属橡胶复合材料的设计和应用提供了有效的指导。

填充型导热绝缘硅橡胶复合材料的研究进展

硅橡胶复合材料因其优异的耐候性、电绝缘性、高化学稳定性等优点,被广泛应用于电线电缆、电子封装等领域。本文从导热机理、导热性能的影响因素及提高硅橡胶复合材料导热性能的策略等方面来阐述填充型导热绝缘硅橡胶复合材料的研究进展,并对填充型导热绝缘硅橡胶复合材料的研究前景进行了展望。

二维石墨烯/橡胶复合材料的力学和摩擦学研究进展

在石油开采行业中,橡胶用量遥遥领先于其他产品,但纯橡胶材料的力学、摩擦学性能不足以满足当前的实际需求。因此,需对橡胶进行补强处理,来提高其使用性能。氧化石墨烯(GO)因具有较高比表面积、且官能团丰富等特点,常作为补强填料掺入橡胶基体中。由于GO之间的强范德华力和π-π键堆积,使其极易在橡胶基体中出现“团聚”现象。因此需对GO进行改性处理提高其分散性。系统地综述了GO、改性GO对橡胶复合材料力学、摩擦学等性能的影响,并概述了其在橡胶基体中的补强机理。最后,对该研究领域存在的一些基本问题提供了解决思路,并对GO/橡胶复合材料的发展进行展望。

油酸钾浓度及玄武岩纤维取向对天然橡胶/玄武岩纤维复合材料性能的影响

通过油酸钾溶液对玄武岩纤维进行表面改性处理,研究了不同浓度的油酸钾溶液对玄武岩纤维表面处理及玄武岩纤维取向对天然橡胶(NR)/玄武岩纤维(BF)复合材料综合性能的影响。结果表明,随着油酸浓度的增大,复合材料的拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率均表现为先增大后减小,且在油酸钾溶液的质量分数为7%时取得最大值,拉伸强度提高了15.6%,撕裂强度提高了12.1%;BF经定向排列后,复合材料的Payne效应减弱,采用径向取向制备的复合材料,其拉伸强度提高了2.3%,断裂伸长率降低了17.8%,但磨耗增加了8.3%。扫描电镜缝隙表明,7%浓度的油酸钾可以均匀地包覆在BF表面,纤维在橡胶中分散性较好。

剪切增稠液胶囊增强硅橡胶复合材料抗冲击性能的数值模拟研究

冲击会对实战条件下武器的安全性和可靠性带来影响,因此必须使用抗冲击材料来提高武器系统的安全性。随着武器装备的高速发展,传统的聚合物抗冲击材料已逐渐不能满足要求,因此需要开发兼顾高效、轻质、智能、多次防护、多功能的抗冲击防护材料。将剪切增稠液(STF)胶囊分散在硅橡胶中制备了新型抗冲击复合材料,应用LS-DYNA程序ALE算法对落锤冲击STF/硅橡胶复合材料的过程进行了动力学建模,通过数值模拟研究了复合材料的抗冲击性能,并讨论了冲击速度、STF液滴分布结构以及吸能液体对复合材料抗冲击性能的影响。

混炼工艺对炭黑/天然橡胶复合材料性能的影响

选用干法密炼机混炼、湿法开炼机混炼、湿法密炼机混炼和湿法连续混炼四种混炼工艺,通过测定硫化特性、物理机械性能、动态力学性能和炭黑分散度等探究不同混炼工艺对炭黑/天然橡胶复合材料性能的影响。结果表明,湿法混炼胶的综合性能优于干法混炼胶,湿法连续混炼工艺制备的混炼胶的性能最佳,同时提高了混炼各个工序之间的连续性和自动化程度。

经编间隔织物增强亚麻纤维/硅橡胶复合材料的压缩性能

通过将亚麻纤维/经编间隔织物与软质硅橡胶进行复合,制备8种具有不同结构参数的经编间隔织物增强亚麻纤维/硅橡胶复合材料试样。对复合材料进行平板压缩试验,探讨经编间隔织物结构参数、亚麻短纤维长度和质量分数对复合材料压缩性能和压缩能量吸收性能的影响。结果表明:由结构正切值较低的间隔织物和较长的亚麻短纤维制成的复合材料具有较好的抗压缩能力;亚麻短纤维质量分数过高时,复合材料内部摩擦增加,材料压缩性能降低,亚麻短纤维质量分数过低时,则无法有效增强复合材料的压缩性能。基于Spence不变量本构理论建立压缩状态下复合材料的细观压缩力学理论模型,对其压缩性能进行模拟分析与预测,结果表明,所建立的细观压缩力学理论模型可有效模拟20%形变内复合材料的压缩演化过程。

生物基环氧化天然橡胶形状记忆复合材料的制备与性能

以壳聚糖作为填料、脱蛋白环氧化天然橡胶(ENR)作为基质材料,制备了生物基形状记忆复合材料,通过傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、电子万能试验机等研究了该形状记忆复合材料的微观结构、力学性能及形状记忆性能。结果表明,加入壳聚糖后ENR的有序结晶相以更小、更均匀的尺寸分散在整个体系中;由于壳聚糖的增强增韧作用,该形状记忆复合材料的耐磨性能增强、力学性能逐渐提高。此外,壳聚糖的加入进一步提高了ENR的形状记忆性能。

碳纳米管对天然橡胶复合材料高频动态性能的影响

以0.5份(每100质量份天然橡胶中添加的质量份)碳纳米管(CNTs)替换基础配方中不同份数(0,2,4,6,8)炭黑制备天然橡胶复合材料,研究了碳纳米管对天然橡胶复合材料静态力学性能和高频动态性能的影响。结果表明:随着CNTs替换炭黑份数的增加,复合材料的硬度降低,拉伸强度先升后降再升,断裂伸长率先降再增,100%定伸应力先增后降;用0.5份替换2份炭黑后的复合材料的综合静态力学性能最佳,此时拉伸强度和100%定伸应力均最大,分别比未用CNTs替换炭黑的复合材料提升13.52%和8.47%。随着CNTs替换炭黑份数的增加,复合材料动刚度均方根呈先减后增的趋势,替换2份炭黑后的复合材料动刚度均方根最小,比未用CNTs替换炭黑复合材料的动刚度均方根降低了12.94%,此时复合材料具有最好的高频动态性能,拉伸强度和定伸应力与高频动态性能正相关,断裂伸长率和硬度与高频动态性能的相关度不显著。

天然橡胶有机纳米复合材料的研究现状

综述了有机生物纳米填料、混合纳米填料与天然橡胶(NR)的复合材料的制备方法,以及各类有机纳米材料及其改性对NR拉伸性能、热稳定性和导电性等补强的研究现状。所述有机纳米填料与聚合物基体之间良好的相容性及界面作用能够使NR的性能得到明显改善。经功能化改性后的有机纳米填料可更好与NR基体产生相互作用,给NR的性能带来更优异的补强效果,而混合纳米填料可赋予复合材料更为多样的功能性。同时探讨了NR纳米复合材料在未来的应用发展前景,开发出多种功能化的有机纳米填料及使用混合纳米填料制备性能多样的NR纳米复合材料是该领域未来的研究重点。

丁基橡胶阻尼复合材料的研究进展

丁基橡胶(IIR)因分子链上具有较多的甲基,其阻尼性能优异,但IIR分子链中双键少、不含极性基团,导致IIR与填料的相容性差,且其阻尼复合材料的硫化时间长、与金属等其他材料的粘合性能较差,限制了IIR的进一步应用。本文介绍IIR的共混改性(与无机填料共混改性、与树脂或/和其他胶种共混改性)、与有机小分子杂化改性、结构改性和化学改性制备IIR阻尼复合材料的研究概况,采用这些改性方法制备的IIR阻尼复合材料的阻尼性能提高,阻尼温域拓宽。

定向碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的摩擦学各向异性行为研究

应用机械剪切诱导法制备定向碳纳米管/丁苯橡胶(CNTs/SBR)复合材料,研究碳管含量、定向性对复合橡胶材料力学特性和摩擦学特性的影响规律,分析这些结果产生的机理。结果表明:CNTs取向对SBR复合材料的摩擦学性能有显著影响。当CNTs-z垂直于摩擦界面和滑动方向,CNTs-z/SBR的力学、摩擦学性能均优于CNTs-x/SBR和CNTs-y/SBR。当CNTs平行于摩擦界面时,与滑动方向一致的CNTs-x/SBR力学性能优于与滑动方向垂直时的CNTs-y/SBR。CNTs-z可以提升橡胶复合材料的抗剪切性能,降低温升幅度和表面黏附作用,有效提升橡胶材料的摩擦学性能。载荷和速度工况下,摩擦因数与磨损量为负相关关系,即摩擦因数减小而磨损量增大,速度对摩擦学性能的影响大于载荷。研究结果可以为CNTs复合轮胎橡胶材料的摩擦学性能改善以及产业化应用提供科学参考。

阻尼硅橡胶共混物及复合材料的研究进展

简要介绍了硅橡胶的结构特征及常见的阻尼改性方法。重点介绍了共混改性、添加填料或阻尼剂等改性方法对硅橡胶阻尼性能的影响及国内外研究现状,还介绍了通过引入悬挂链提高阻尼性能的新型阻尼改性方法。