改性粘土对天然橡胶复合材料的结构和性能影响

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改性石墨烯粘土天然橡胶纳米复合材料的结构与性能

改性石墨烯粘土天然橡胶纳米复合材料的结构与性能

改性石墨烯/粘土/天然橡胶纳米复合材料的结构与性能张涛,王文良,鲁璐璐,杨阳,张闻轩(太原工业学院材料工程系,山西太原030008)摘要:大量研究表明,纳米填料的表面效应、大的比表面积以及纳米粒子本身对基体的强界面效应对橡胶纳米复合材料性能的提升具有极大的帮助。

本研究以天然橡胶(NR)为基体材料,采用乳液法制备石墨烯/粘土/NR纳米复合材料’讨论了石墨烯、粘土的用量对复合材料的物理机械性能的影响’结果表明,当粘土用量为3.0pho时,随着石墨烯添加量的增加,石墨烯/粘土/NR纳米复合材料的力学性能和耐磨性先升高,然后略有下降’当石墨烯添加量为1-0pho时,复合材料的拉伸强度提高了33.3%,而阿克隆磨耗体积下降了225%。

关键词:石墨烯;天然胶乳;复合材料;力学性能;阿克隆磨耗中图分类号:TB33文献标识码:A文章编号:1008-021X(X0X1)05-0025-04Structrrr and Properties of ModiCed Graphene/Clay/NR NanocompositesZhang Tao,Wang Wenliang,Lu Lulu,Yang Yang,Zhang Wenxuan(Department of Material Engineering,Taiyuan Institute of Technology,Taiyuan030008,China)Abstract:A larye number of studies have shown that the surface effect of nano-fillers,larye specific surface area and strong interface effect of nano-particles themselves on the matrix have a great help te ioprove the performance of rubber nano-composites.In this paper,natural rubber(NR)was used as the matrix material and graphene/clay/NR nanocompos—es were prepared by emulsion method.The e/ects of the amount of graphene and clay on the physical and mechanical properties of the composites were discussed.The results showed that the mechanical properties and wear resistance of graphene/clay/NR nanocomposieesweoe ioseeyincoeased and ehen seigheeydecoeased wieh eheincoeaseoQgoapheneconeenewhen eheceayconeeneis 3.0phr.And the tensile strength of the composites was increased by335%,the wear volume of Akron was decreased by22.7% when the amount of graphene is1.0phr.Key words:graphene;natural latex;composites;mechanical properties;akron abrasion有关石墨烯的研究虽然进行了60多年,但是直到21世纪初期英国物理学家Giov和Novos/o才第一次通过机械剥离的方法得到了石墨烯(GE)[1-5]。

改性粘土对天然橡胶复合材料的结构和性能影响

改性粘土对天然橡胶复合材料的结构和性能影响

o前 言
天 然橡胶 本身 具 有独 特 的综合 性 能 , 湿 凝 其

盏 譬
产需要 。在天 然橡胶 中加入纳 米粘 土 、 纳米 炭黑 、
胶强度高 , 比较容易硫化 , 通过合成得到的成品具 有 弹性好 , 强度 高 , 伸长 率 大和 蠕 变稳 定 等特 点 。
沈鑫远 , 李祖 明, 华建坤 , 李保卫 , 涛 曾
( 国家橡胶及乳胶制品质量监督检验中心 , 云南 景 洪 6 60 ) 6 10
摘 要 : 用机 械 共 混 原位 插层 法制 备 粘 土/ 然橡 胶 纳 米 复 合 材料 。通 过 改 变改 性粘 土的 含 量 , 用扫 描 电镜 采 天 采
3 0% a d S o e A a d s i c e s d sg i c n l . I h s r ltv l ih te mo sa ii n e 0 n h r h r ne s,n r a e in f a ty t a eaie y h g r — tblt a d t i h y h g o e tr ssa tarod c e c lp o e o d h a—e itn i l h mia r p  ̄y. Ke r s: d f d ca Nau a b e , n e mp st s S r cu e, c a ia y wo d Mo i e ly, t r Ru b r Na o o o ie , t tr Me h n c l i l u
c td t a h n c n e ti d f d c a s 1 % , n t tn i t n t ,e rsr n h, d l s a a e tw e o tn n mo i e ly i 0 h i a d i e sl s e g h t a t g mo u u t s e r et

分子和超分子结构天然橡胶一纳米填料纳米复合材料的硫化与粘弹性能(1)

分子和超分子结构天然橡胶一纳米填料纳米复合材料的硫化与粘弹性能(1)
的亲脂 性 也有 可能会 改变硫 化过程 。用 有机 改性 剂覆 盖表 面活性 基 团有可能会 对硫 化 以及交 联材 料 的最 终状 态产 生影 响 。
1 实 验
1 1 材 料 .
NR(1 粘 度 ML +4 ,0 ℃ = 6 ) 印 f尼 1 M 10 0 由
度橡胶 局 提 供 。钛 酸 酯 Ke u at n e cTM i 3 L c 8由 a K mr h化学公 司提供 。所 用填 料及 其 来 源 示 于 e i c
研究用胶 料 配 方 示 于 表 2 试 样 代 号 以 流 程 ,
第 4 卷 2
第3 期 分 子和超 分子结构 天然 橡胶一 纳米 填 料纳 米复合 材料 的硫 化 与粘 弹性能 ( ) 1 1 5 防老 剂 、 化剂 和硫 化促 进剂 的用 量没 有变化 。 硫
图的方 式说 明 , 图 1 见 。所 有体 系基 本 配 方相 同 。
纳米复 合材料 拥 有极 佳 的性 能 , 以 已走 出实 验 所 室 , 入 了工业 应 用领 域 。在 弹 性体 中加 入 纳 米 进 填料 , 如层状 硅酸盐 粘土 、 纳米 管 、 碳 纳米纤 维 、 碳 酸钙 、 属 氧化物 或 白炭黑 粒子 可显 著 提 高 力 学 金
性能 、 热性 能 、 动态 机械性 能 、 阻隔性 能 、 阻燃性 能
的 动态行 为非常重要 。动态机 械性 能 一般用 贮 能
等 。在橡 胶 纳米 复合 材 料 领域 , 已进 行 了大 量关 于纳米 填料应 用 以及对纳米 填料 进行 改性来 改善 其 在基 质 中的分 散 性 以此 提 高补 强 效 率 的研 究 。 在我们早 期 的研究 工作 中 , 我们将 纳 米填料 , 粘 如 土和碳纳 米管 应用 于 NR 和 S R, 广 泛 研 究 了 B 并

粘土/天然橡胶纳米复合材料在矿用轮胎胎面胶中的应用

粘土/天然橡胶纳米复合材料在矿用轮胎胎面胶中的应用

关键词 : 粘土; 天然橡胶 ; 纳米复合材料 ; 全钢载重子午线轮胎 ; 抗切割性能
中图 分 类号 : T Q3 3 0 . 3 8 3 ; T Q3 3 2 ; U4 6 3 . 3 4 1 . 3 文 献标 志 码 : A 文章 编 号 : 1 0 0 0 — 8 9 0 X( 2 0 1 7 ) 0 4 — 0 2 2 3 — 0 5
黑填 充 NR 胶料相比, 粘 +/ NR 纳 米 复 合材 料 的硬 度 、 定 伸应 力 和 拉 伸 强度 增 大 , 耐 磨 性 能 下降 , 压缩生热升高, 抗 切 割 和
抗 屈 挠 裂 纹性 能 提 高 ; 成 品轮 胎 的耐 久 性 能达 到 国家 标 准 要求 , 抗 崩 花掉 块 性 能 明显 提 高 。
( 1 . 北 京 化工 大 学 先 进 弹性 体材 料 研 究 中心 , 北京 1 0 0 0 2 9 ; 2 . 风神 轮 胎 股份 有 限 公 司 , 河南 焦作 4 5 4 0 0 2 )
摘要: 采 用 乳 液 聚 合 法 制 备粘 土/ 天然 橡 胶 ( NR ) 纳米 复 合 材 料 , 并 对其 结 构 、 性 能 及 在 矿 用 全 钢 载 重 子午 线 轮胎 胎 面 胶 中 的应 用 进 行 研 究 。 结果 表 明 : 粘 土在 NR 基 体 中 的分 散 性 较 好 , 粘i/ NR纳 米 复合 材 料 的P a y n e 效应较强 ; 与 纯 炭
第 4期
吴 晓辉 等 . 粘 土/ 天 然橡 胶 纳 米 复合 材 料 在 矿用 轮 胎 胎 面胶 中 的应 用
2 2 3
粘 土/ 天 然 橡 胶 纳 米 复 合 材 料在 矿 用 轮 胎 胎 面 胶 中的应 用
吴晓辉 , 李佰发 , 王益庆 , 杨艳 平 , 冯耀岭 , 张立群

橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的研究—不同改性工艺的影响

橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的研究—不同改性工艺的影响

加 速 电压 10 K 制 样 : 水 分 散 液均 匀滴 在 铜 2 V, 土/ 网上 。 干 观察 ; L 一2 0 N橡 胶拉 力机 , 烘 X L 50 拉伸 速 度 5 0mm m n 上 海化工 机械 四厂 ; Y—l橡胶硬 0 / i。 X 度计 ( 尔 A型) 上 海 化 工 机 械 四厂 ;H 邵 , D一1 0厚 度 计 , 海化 工机 械 四厂 。 上

使 蒙脱 土的层 间 距 进 一 步 扩 大 , 利 于 聚 合 物 长 有 链 大 分子 的插层 。笔 者采 用 了 十六 烷 基三 甲基 溴 化铵 作 为 蒙 脱 土 的有 机 改 性 剂 , 胶 乳 共 沉 的方 用
收 稿 日期 : 0 20 .0 2 0 .52 作 者 简 介 : 磊 (9 8 , , 江 金 华 人 , 南 理 工 大 学 硕 汪 17 一)女 浙 华 士 研 究 生 , 究 方 向 为高 分 子材 料 的 合 成 、 工 与 改 性 。 研 加
1 实 验 部 分
1 1 原 料 及 仪 器 . 1 1 1 原 料 ..
材料 … 以来 , 层 型 的 有 机/ 机 纳 米 复 合 材 料 插 无 越来 越 受 到 人 们 的 重 视 L J 2 。蒙 脱 土 作 为 天 然 含 纳米 尺 寸结 构 的无 机 填 料 , 有价 格 低廉 、 源 具 资
( 南 理 工 大 学 材 料 学 院 , 东 广 州 5 0 4 ) 华 广 16 0

要 : 用 不 同的 工 艺 对 蒙脱 土 进 行 了 有机 改 性 , 用胶 乳 共 沉 的 方 法 制 备 了 蒙 脱 土/ 然 胶 纳 采 采 天
米 复 合 材 料 。 研 究 了 不 同改 性 工 艺 对 结 构 及 性 能 的影 响 ,引进 了超 声 改 性 的 方 法 , 到 一 种 时 间 短 、 找 耗

天然橡胶有机纳米复合材料的研究现状

天然橡胶有机纳米复合材料的研究现状

天然橡胶有机纳米复合材料的研究现状
朱文雅;李邦森;石建军;史载锋
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2024(53)2
【摘要】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。

【总页数】6页(P403-407)
【作者】朱文雅;李邦森;石建军;史载锋
【作者单位】海南师范大学化学与化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ317;TQ332
【相关文献】
1.天然橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的耐磨耗性能研究
2.纳米无机粒子补强天然橡胶的研究(Ⅲ)纳米粘土/天然橡胶复合材料的研究
3.纳米无机粒子补强天然橡胶
的研究(Ⅳ)碳纳米管/天然橡胶复合材料的研究4.纳米无机粒子补强天然橡胶的研究(Ⅰ)纳米CaCO3/天然橡胶复合材料的研究5.纳米无机粒子补强天然橡胶的研究(Ⅱ)纳米SiO2/天然橡胶复合材料的研究
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天然乳胶制品性能的影响因素研究进展

天然乳胶制品性能的影响因素研究进展

天然乳胶制品性能的影响因素研究进展摘要:天然胶乳具有优异的综合性能,适宜制备各种乳胶制品。

本文简述了天然乳胶的概述与性质,以及浅谈了天然乳胶制品的优缺点及发展,并探讨了天然乳胶的改性研宄。

关键词:性质;研究;发展一、天然乳胶的概述随着弹性体在工业和生活中的使用范围日趋广泛,为了满足人们对弹性制品性能更高的要求,对于弹性体材料的改性成为了各国研宄者工作的重点。

天然乳胶制品作为一种重要的弹性体材料,被广泛应用到各个领域中,其主要用于医用薄膜制品,例如天然乳胶医用手套、避孕套、医用导管等。

尽管目前市场上存在着各种合成弹性体材料,但是天然乳胶还是凭借着其优异的成膜性和回弹性成为医用弹性制品的首选材料。

天然乳胶是通过割破三叶胶橡胶树(产于南美洲)外皮[3],从橡胶树的流出液中提取而来。

通常这些分泌胶体的固含量在37%左右,除此之外像杜仲、银色橡胶菊、橡胶草等一些天然植物中也能分泌天然乳胶。

目前,我国的海南、云南和广东等地区有着富饶的天然橡胶资源,中国已经成为世界上重要的产胶国之一。

二、天然乳胶的性质由于不同批次的天然乳胶成分存在不稳定性,因此在使用之前,需要对天然乳胶各方面性质进行测定,如浓度、相对密度、點度等。

1.浓度乳胶的浓度用总固含量和干胶含量表征,乳胶的总固含量是指乳胶中除水和挥发性物质后乳胶固体的含量,用百分号表示;干胶含量定义为檢胶的含量。

新鲜乳胶的浓度通常会随着季节或者树的生长情况变化,其固含量在37%左右浮动。

2.粘度新鲜胶乳的黏度通常在12-15rnPa.s左右,其點度会随着固含量升高而增大。

当固含量达到一定程度后,乳胶黏度会骤然增大,造成乳胶凝结。

3.相对密度新鲜胶乳的相对密度大小取决于乳清密度和橡胶经的密度,乳清的相对密度为1.02,橡胶烃的相对密度为0.90,因此新鲜胶乳的相对密度大约在0.96-0.98,其中橡胶经含量和乳胶相对密度是呈递减函数。

4.表面张力天然乳胶表面湿润性与表面张力有关,在成膜过程中天然乳胶中的蛋白质与憐脂会迁移到膜表面,从而降低其表面张力,通常天然乳胶膜的表面张力为40mN/m。

天然橡胶纳米改性技术研究进展

天然橡胶纳米改性技术研究进展

【 美键斓】 天然橡胶;纳米改性;研究进展 [ m分类号】Q ‘ e o T 【 文献标识码
_ 【 文章缡哥] 0 85 0004 4 2 1 % ̄ ( 1) ) 3 0 62 50 0

Th s a c v l pm e to a o m o i c to c ni e Re e r h De e o n nN n - d f a i n Te h queo t r l u i fNa u a bbe R r N a c m po ie no o st s
Ke w o d : a r l u b r n n — o i c t n; r s a c e e o m e t y r s n t a b e ; a o m d f ai u r i o e erhd v lp n
天然橡胶具有优异 的综合性 能 , 如湿凝胶强度高 , 易于硫 化, 所得制品具有优良的弹性 ,较高的强度 , 较大的伸长率和 较小 的蠕变等性能 , 化学工业 中得到广泛 的应用 。但是天 J在 然橡 胶的纯胶硬度、 拉伸 强度等物理力学性能方面不能满足很 多实际的需要 ,亟待通 过改性 ,提高强度、耐磨、抗老化等性 能 ,拓宽其应用领域。 纳米粒子具有特殊 的表 面效应、小尺寸效应、量子尺寸效 应和宏观量子隧道效应 , 由其复合而成的材料表现出独 特的力 学、热学 、光学和 电磁学等性能 。 j 在橡胶工业中 , 有关碳黑、 自碳黑、粘土等传 统纳米增强粒子 的复合研究 已经广泛开展 , 研制 出了性 能优异的天然橡胶 纳米复合材料 。随着技术 的发 展、碳纳米管等新纳米材料 的应用 , 天然橡胶纳米复合材料各 方面性能也得 到大 幅度提升 。
M aFepe Li n , aYu n i g i ng , uYa M a p n
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改性粘土对天然橡胶复合材料的结构和性能影响
作者:沈鑫远, 李祖明, 华建坤, 李保卫, 曾涛, SHEN Xin-yuan, LI Zu-ming, HUA
Jian-kun, LI Bao-wei, ZENG Tao
作者单位:国家橡胶及乳胶制品质量监督检验中心,云南,景洪,666100
刊名:
江西科学
英文刊名:JIANGXI SCIENCE
年,卷(期):2011,29(1)
被引用次数:0次
1.期刊论文陈美.敖宁建.陈鹰.余和平.钱红莲.王晨.周慧玲.屈菊兰.郭成坤改性粘土对天然橡胶/粘土复合材料抗氧老化性能的影响-热带作物学报2001,22(3)
采用高分子包复剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂,并结合使用抗氧剂对粘土进行改性处理,制备相应的粘土胶进行热氧老化、光氧老化及臭氧老化性能测试.结果表明,高分子包复剂、抗氧剂及偶联剂产生协同作用,大大提高了粘土胶抗热氧老化及光氧老化性能,而新型胺类防老剂与钛酸酯偶联剂共同使用,可使粘土胶抗臭氧老化性能提高50%.
2.会议论文敖宁建.陈美天然橡胶/改性粘土复合材料结构与性能研究1998
3.期刊论文敖宁建.陈美.周慧玲.王晨.钱红莲.王少雄天然橡胶/改性粘土复合材料结构与性能研究-电子显微学报1998,17(5)
为提高非碳黑填料对橡胶等高分子材料的补强作用,人们研究了多种的填料改性方法,包括偶联剂、分散剂及其它化学、物理改性[1-2].本工作采用还原剂、强酸、热处理等对二种不同粘土进行化学改性并进行结构研究,再制备粘土胶复合材料,测定其硫化胶的物理力学性能和结构.
4.学位论文戈明亮固相法改性粘土及其在聚合物中的应用研究2008
近年来聚合物/粘土纳米复合材料因表现出许多优异的性能已引起了人们的极大的兴趣。

粘土具有纳米片层的结构,当它们以单个的片层均匀分散于聚合物基体中,或使聚合物分子链插入粘土层间,所得的纳米复合材料的性能可获得显著的提高,甚至出现许多新的性能。

通过插层方法已经成功制备了许多聚合物/粘土纳米复合材料。

为了增加粘土与聚合物之间的相容性,一般需要对粘土进行有机改性,使其由亲水变为亲油,最常用的插层改性剂是含长链烷基的季铵盐。

当前大部分研究者对粘土的插层改性是在液相中(例如水、乙醇等)进行的,这种液相法存在许多缺点,例如工艺过程繁琐,耗时长,效率低,成本高,而且对环境造成一定的污染。

本文采用固相法对粘土进行插层改性,制备出有机粘土。

此法不采用水、乙醇等其他溶剂,而是在固态下直接对粘土进行改性,因此省去了后续的过滤、洗涤、干燥、粉碎、过筛等工艺过程,缩短工艺时间,提高改性效率,减少环境污染,降低成本,克服了液相法改性的缺点。

用烷基季铵盐和季鳞盐插层剂对钠基蒙脱土进行有机化处理,使其成为有机蒙脱土。

X-射线衍射(XRD)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)表明插层剂已成功进入到粘土的层间,导致层间距扩大。

将固相法改性的有机粘土应用于PP、PVC和NR,XRD和透射电镜(TEM)研究表明,PP、PVC和NR的大分子链可以插层到有机蒙脱土片层之中,形成了纳米复合材料。

通过XRD,FTIR、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、TEM、橡胶加工分析仪(RPA)和动态力学分析(DMA)等现代测试手段以及力学性能测试研究了聚合物/粘土纳米复合材料的结构形态和性能。

季铵盐改性的有机粘土B没有改变PP的晶型,而插层剂季鳞盐改性的有机粘土C使PP产生约10%左右的γ晶型。

分别用修正Avrami方程的Jeziorny法、Ozawa法和Mo法研究PP/粘土复活材料的非等温结晶行为,结果表明,用Jeziorny法和Mo法处理非等温结晶过程比较理想,而用Ozawa法处理则不太适用。

有机粘土的加入提高了聚丙烯的结晶温度和结晶速度,结晶指数n增加,对结晶常数Zc影响不大;有机粘土对PP的结晶具有异相成核的作用;钠基粘土导致结晶活化能增加,而有机粘土降低PP的结晶活化能。

PP/粘土纳米复合材料的玻璃化转变温度高于纯PP。

粘土的加入降低了PP的表观剪切粘度、动态粘度,改善了材料的加工性能,有机粘土降低的幅度大于钠基粘土;有机粘土的加入改善了聚丙烯的综合力学性能。

此外有机粘土可以略为降低PP的最大热释放速率(pHRR)值。

用KH-550处理过的有机粘土对PVC力学性能的提高幅度明显的大于用KH-560处理过的有机粘土。

有机粘土C导致PVC的玻璃化转变温度略有升高,而偶联剂用量对PVC/粘土纳米复合材料的玻璃化转变温度没有明显影响。

有机粘土C对PVC的热稳定性没有明显影响,偶联剂对PVC的热稳定性有一定的提高作用,降低了PVC的热分解速度,导致分解温度区间变大,但有机粘土C和偶联剂的加入降低了PVC的降解表观活化能。

NR在和有机粘土混炼时,有部分的NR分子进入到粘土的层间,发生插层行为,而在硫化过程中,随着时间的延长,粘土的层间距不断增大,直至硫化结束,最终形成NR/粘土纳米复合材料。

未改性的粘土对天然橡胶的硫化性能影响不明显,有机粘土可以明显缩短天然橡胶的焦烧时间和正硫化时间。

不同的粘土对NR的粘性模量和损耗因子影响不大,但对弹性模量有一定的影响。

有机粘土降低NR的热降解表观活化能,偶联剂的加入提高了NR的热降解表观活化能。

有机粘土降低了NR的滚动阻力和抗湿滑性能;提高了NR的玻璃化转变温度;有机粘土改善了NR的综合力学性能,在大部分的情况下,含有偶联剂体系的静态力学性能好于不含偶联剂体系的静态力学性能;100℃、72h热老化后,有机粘土对NR的力学性能保持效果优于未改性的粘土。

本文链接:/Periodical_jxkx201101016.aspx
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下载时间:2011年6月1日。

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