填料类型和用量对NR/SBR纳米复合材料物理性能和力学性能的影响

橡胶工业中经常使用弹性体共混体以获得所需要的物理性能、加工性能,并降低成本。共混体可赋予一系列共混体组分达不到的性能。NR和SBR(NR/SBR)共混体在橡胶工业中很重要,相比其纯组分,共混体表现出较好的氧化稳定性。加入补强剂可改善NR/SBR共混体的力学性能。硫化胶组分的最终性能取决于补强填料的形状、粒径和粒径分布、用量和表面化学性质。各种补强剂中,纳米尺度补强剂是最重要的。

不同填料类型和用量对NR/SBR纳米复合材料物理和力学性能的影响

本文围绕炭黑填充SBR/NR(30/70)并用胶体系,添加不同类型和用量的纳米填料,分别制备纳米复合材料,研究了纳米填料对复合材料混炼胶的硫化性能和硫化特性以及硫化胶的力学性能和动态热力学性能的影响。本研究选用两种纳米填料作为补强剂,两种填料分别是埃洛石纳米管(HNT)和碳酸钙(Ca CO3)纳米颗粒,在试验配方中的添加量是变量,在0～5质量份之间。研究结果表明,两种纳米填料对SBR/NR纳米复合材料硫化特性的影响方式完全相反:与未填充纳米颗粒的混炼胶相比,添加HNT的混炼胶随着HNT纳米材料用量增加,焦烧时间缩短,有效扭矩增大;添加Ca CO3的混炼胶,随着Ca CO3用量增加,焦烧时间延长,而有效扭矩则出现小幅下降。力学性能的测试结果显示,HNT补强的纳米复合材料随着HNT纳米填料用量增加,硫化胶的弹性模量和拉伸强度逐渐提高,纳米复合材料硫化胶的伸长率比未添加HNT的并用胶大幅度提升;添加CaCO3的纳米复合材料硫化胶的弹性模量和拉伸强度略有下降,而断裂应变明显增大。动态热力学性能分析结果表明,添加HNT的纳米复合材料,其阻尼峰对应的温度随着HNT用量增加,单方向地向高温方向移动;添加Ca CO3的纳米复合材料的阻尼峰对应的温度先是伴随着Ca CO3的少量加入而向高温方向移动,随着CaCO3的用量进一步增加后,阻尼峰对应的温度反而下降。与未添加补强剂的硫化胶相比,添加Ca CO3纳米颗粒后,阻尼峰的密集度明显提高,表明Ca CO3纳米复合材料体系阻尼能力更高。

UFPCSBR/n-SiO_2纳米粉末材料改性NR/SBR复合材料性能的研究

研究了超细全硫化羧基丁苯橡胶/纳米二氧化硅(UFPCSBR/n-SiO2)纳米复合粉末材料的表面形貌及其对NR/SBR复合材料硫化特性和力学性能的影响。结果表明,UFPCSBR颗粒和n-SiO2颗粒在纳米复合粉末材料中分散良好;加入14份纳米复合粉末材料(UFPCSBR/n-SiO2质量比为3/4)赋予了NR/SBR复合材料较好焦烧安全性,可显著改善100%定伸应力和300%定伸应力,并且拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率均稍有提高。

改性纳米氮化硅/NR/SBR复合材料的制备与性能研究

采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸丁酯(BA)-乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)三元共聚物对纳米氮化硅进行表面改性,制备改性纳米氮化硅/NR/SBR复合材料,并对复合材料的性能进行研究。结果表明,采用MMA-BA-VTES三元共聚物改性后,纳米氮化硅的平均粒径明显减小,分散性改善;当改性纳米氮化硅用量为2.5份时,复合材料的综合物理性能最优。

SBR粘土纳米复合材料的气密性

对乳液法制备的SBR粘土纳米复合材料的气密性进行了研究 ,结果表明 :SBR粘土纳米复合材料的气密性优于传统填料填充的硫化胶 ,且随温度的变化较小 ;填料的用量、形状以及与橡胶的结合活性是影响气密性的主要因素 ;填充 2 0份粘土的纳米复合材料气密性优于NR/SBR内胎 。

粘土/炭黑/NR纳米复合材料的性能研究

在乳液插层法制备的粘土/NR纳米复合材料中加入炭黑,制得粘土/炭黑/NR纳米复合材料,并对其微观结构和性能进行研究。结果表明,炭黑的加入并没有影响粘土在NR基体中的分散状态,粘土和炭黑在NR基体中均达到纳米级分散;炭黑的加入削弱了粘土所形成填料网络的强度,从而改善了复合材料的加工性能;与粘土/NR纳米复合材料相比,粘土/炭黑/NR纳米复合材料的综合物理性能较好。

累托石/NR纳米复合材料的结构与性能研究

研究乳液法和熔体法制备的累托石/NR纳米复合材料的结构与性能。结果表明,乳液法累托石/NR纳米复合材料为层间无高分子插入的隔离型纳米复合材料,熔体法累托石/NR纳米复合材料为典型的插层型纳米复合材料;当应变小于100%时,熔体法制备的复合材料应力较大,当应变大于100%时,乳液法制备的复合材料应力较大;当累托石用量较小时,乳液法制备的复合材料撕裂强度高于熔体法制备的复合材料;乳液法和熔体法制备的两种复合材料热稳定性差别不大,均好于纯NR。

黏土/SBR纳米复合材料的加工性能

采用橡胶加工分析仪(RPA)和孟山都毛细管流变仪研究了黏土/SBR纳米复合材料的Payne效应和流变性能,并同炭黑(N330)与微米级黏土橡胶复合材料进行了对比。结果表明,黏土/SBR纳米复合材料的流变规律与传统填充体系的流变规律类似,其弹性模量均随着填料用量的增加而增大,填料之间形成拟网络结构,在加工过程中,具有Payne效应;纳米分散的黏土具有更大的宽厚比和各向异性,对橡胶分子链限制作用更强,网构化程度更高,在相同的应变和频率下,与炭黑和黏土直接混炼填充SBR体系相比,黏土/SBR纳米复合材料的弹性模量更高;纳米化程度越高,网构化程度也越高;在相同的毛细管剪切速率下,黏土/SBR纳米复合胶料的黏度略高于炭黑体系;在黏土/SBR纳米复合胶料中,加入界面剂改善界面强度和改进工艺增加增强单元数目,胶料弹性模量提高;黏土/SBR纳米复合胶料具有出口膨胀小,吃粉快,挺性好的良好加工性能。

SBR粘土纳米复合材料流变性能的研究

用透射电子显微镜和孟山都流变仪研究了SBR粘土纳米复合材料和SBR炭黑混炼胶的微观结构、流变性能和挤出膨胀性能。结果表明 :粘土和炭黑在SBR中均达到纳米级分散 ,但粘土为片层结构而炭黑为近似球形粒子 ,两种胶料的流变性能有所不同 ;在填充剂用量相同的条件下 ,SBR粘土胶料的粘度比SBR炭黑胶料大 ;在相同的挤出速率下 ,SBR粘土胶料具有比SBR炭黑胶料更好的挤出物外观和较小的挤出膨胀比 ,可以在较高的速率下挤出。

硅烷偶联剂对蒙脱土/NR纳米复合材料气体阻隔性能的影响

试验研究硅烷偶联剂对蒙脱土(MMT)/NR纳米复合材料性能的影响。结果表明,在MMT/NR复合材料中加入硅烷偶联剂,可提高复合材料的物理性能、耐热空气老化性能、气体阻隔性能和热稳定性。硅烷偶联剂KH-560的改性效果最好,其最佳用量为3份。

高岭土/NR插层纳米复合材料的结构和阻燃性能研究

采用两步插层法制备高岭土/NR插层纳米复合材料,并对其结构和阻燃性能进行研究。结果表明,在二甲基亚砜以及带有环氧基团的改性剂的分别作用下,NR大分子链实现了对高岭土的插层,高岭土片层以纳米尺寸均匀分散在NR中;与NR和填充型高岭土/NR复合材料相比,高岭土/NR插层纳米复合材料的热释放速率和质量损失均减小,阻燃性能得到改善。

纳米SiO_2/NR复合材料制备新工艺的研究

介绍了纳米SiO2制备的新工艺方法,Na2SiO3与盐酸在助剂的作用下生成的纳米SiO2乳液与天然胶乳共混共凝制得纳米SiO2/NR复合材料。通过改变工艺条件,控制乳液中纳米粒子的大小和分布,利用正交分析得出了最适宜的条件。结果表明,采用该工艺制备的纳米SiO2/NR复合材料的拉伸性能达到29.04MPa,撕裂强度达到56.88kN/m,性能得到较大的提高。

碳纳米管/NR复合材料的硫化特性

对机械混合制备的碳纳米管 (CNTs) /NR复合材料硫化性能进行研究。结果表明 ,与炭黑补强胶料相比 ,加入CNTs后 ,NR胶料的焦烧时间略有延长 ,硫化返原现象减轻。应用几种不同工艺预处理的CNTs进行试验发现 ,除经混酸氧化处理CNTs对NR硫化产生明显迟滞效应外 ,其它几种CNTs填充胶料的硫化特性变化不大。应用CNTs填充橡胶材料 。

纳米SiO_2/NR复合材料微观结构的分析和探讨

以工业水玻璃和天然胶乳为原料,采用乳液共凝原理,将纳米SiO2乳液与天然胶乳共混制备纳米SiO2/NR复合材料。通过正交实验设计得到最佳工艺条件,利用SEM、TEM、TG—DTG和RPA对纳米SiO2/NR复合材料微观结构进行了表征和探讨。

可溶性碳纳米管与NR或CIIR复合材料性能的研究

通过有机改性制备可溶性碳纳米管(s-CNTs),采用溶液共沉法制备s-CNTs/NR和s-CNTs/CIIR复合材料,并对复合材料的性能进行研究。结果表明,通过有机改性制备的s-CNTs可均匀地分散于有机溶剂中;随s-CNTs用量增大,s-CNTs/NR复合材料邵尔A型硬度和密度增大,拉伸强度和拉断伸长率先增大后减小,s-CNTs/CIIR复合材料邵尔A型硬度和密度均增大,拉伸强度总体呈增大趋势,拉断伸长率变化不大,表面电阻率明显减小。

NR/有机蒙脱土/GMA纳米复合材料的制备与性能研究

采用胶乳接枝插层法制备NR/有机蒙脱土/甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)纳米复合材料,并对其性能进行研究。结果表明,在NR胶乳与有机蒙脱土体系中加入GMA,并使之原位聚合,同时实现对NR的接枝和对有机蒙脱土的插层并与有机蒙脱土层间的基团产生化学结合,可以制备NR/有机蒙脱土/GMA纳米复合材料;采用胶乳接枝插层法制备的NR/有机蒙脱土/GMA纳米复合材料的物理性能和耐热氧老化性能优异,动态力学性能良好,热稳定性
与

N
R
胶
料
相
差
不
大
。

胶乳插层法制备的NR/HMMT纳米复合材料的性能研究(英文)

通过天然胶乳和有机蒙脱土(HMMT)在乳液中进行反应性插层,制得了NR/HMMT插层纳米复合材料。该复合材料中蒙脱土片层间距从1.2nm扩大到4.2nm,同时其硫化胶还表现出显著的补强效果,以及比NR显著降低的tanδ值。

炭黑/蒙脱土/SBR纳米复合材料的性能研究

采用少量（0～5份）蒙脱土（MMT）等量替代炭黑，考察炭黑／MMT／SBR纳米复合材料的硬度、强伸性能、耐磨性能和耐屈挠龟裂性能。结果表明，随着炭黑／MMT并用比的减小，炭黑／MMT／SBR纳米复合材料的拉伸强度、撕裂强度和耐屈挠龟裂性能明显提高，耐磨性能有所下降，但降幅不大。

蒙脱土/SBR纳米复合材料在轮胎内胎中的应用

试验研究蒙脱土(MMT)用量和加工助剂种类对MMT/SBR纳米复合材料性能的影响,探讨MMT/SBR纳米复合材料用于制备轮胎内胎的可行性。结果表明,加入2份三乙醇胺、MMT用量为20份的MMT/SBR纳米复合材料的加工性能和物理性能与工厂内胎胶差别不大,耐热老化性能和气体阻隔性较好,可用于制备轮胎内胎。

一种新型的累托石/SBR纳米复合材料的结构与性能(英文)

采用乳液共混共凝法首次制备了累托石/SBR复合材料。TEM研究表明,累托石在SBR基体中的分散尺寸小于100nm。该材料的力学性能与蒙脱石/SBR纳米复合材料水平相当,但由于分散相形状系数略大,气密性和撕裂强度更优一些。累托石可望成为一类新的分散相填料。