天然橡胶改性及其性能分析研究
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］。
天然橡胶改性研究
天然橡胶改性研究天然橡胶，作为一种重要的产业原材料，在各个领域都有广泛的应用。
然而，传统的天然橡胶存在着一些缺陷，比如硬度不够、耐磨性较差、容易老化等等。
为了解决这些问题，人们对天然橡胶进行了改性研究。
一、天然橡胶的缺陷天然橡胶主要来源于橡胶树。
在橡胶树中，橡胶乳液会经过加工制成橡胶。
传统的天然橡胶具有一定的硬度，但是其耐磨性和老化性能都较差。
这也使得传统的天然橡胶在运用过程中有很多局限性。
比如，在汽车轮胎、电线电缆、建筑防水等关键领域，传统天然橡胶的使用效果并不好。
二、天然橡胶改性的方法对于传统的天然橡胶所存在的问题，人们可以通过多种方法对天然橡胶进行改性。
在这些改性方法中，最常见的就是添加改性剂。
改性剂可以改变橡胶的物理性质、机械性能以及化学性质，从而使橡胶的性能得以改良。
同时，大量的实验和研究还表明，改良天然橡胶性能的途径还包括改变橡胶的微观结构以及变异天然橡胶的化学成分。
三、天然橡胶改性的途径天然橡胶改性的方法有很多，其中最常见的是添加改性剂。
改性剂可以改变橡胶的物理性质、机械性能以及化学性质，从而使橡胶的性能得以改良。
改性剂可以分成多种类型，比如硫化剂、活性补强剂、防氧化剂、Vulcanizer等。
这些改性剂都可以按照不同比例进行添加，从而达到不同的改性效果。
另外，由于橡胶树的分布区域和环境条件的不同，在采集的橡胶乳液中会存在一些化学成分的变异，这些变异成分会影响到橡胶的性能。
因此，通过对橡胶乳液的控制，可以得到一些具有特殊性能的变异天然橡胶，如云南橡胶、欧文橡胶等。
此外，人们通过改变橡胶的微观结构也取得了一定的成效。
比如，将一些纳米级微粒子导入到橡胶中，可以增加橡胶的硬度以及耐磨性。
总之，改性方法的种类多种多样，改性效果也各异。
需要根据不同的应用需求进行选择，合理地进行改性。
当然，对于改性后的天然橡胶，我们也需要进行全面的性能检测，以确保其能够符合特定的应用要求。
四、天然橡胶改性的发展由于天然橡胶作为一种重要的产业原材料，其改性研究一直以来都受到广泛的关注。
天然橡胶接枝改性研究概况
天然橡胶接枝改性研究进展摘要：本文主要针对过去十几年来天然橡胶（NR）的接枝改性进行了概述，叙述了天然橡胶的基本情况和接枝改性的机理，根据接枝方式对接枝改性天然橡胶进行了分类概述，在综述过去天然橡胶接枝改性概况的基础上，结合天然橡胶在我国的基本情况，介绍了接枝天然橡胶产物的应用情况，并根据实际情况对天然橡胶的前景做出了简要的展望。
Abstract: This paper mainly for the past ten years natural rubber (NR) grafting are reviewed, described the natural rubber and the basic situation of grafting, according to the mechanism of grafted way docking branch of natural rubber modified classified paper, in this paper, the past natural rubber grafting on the basis of general situation, combined with the natural rubber in China, this paper introduces the basic situation of the grafted the application of natural rubber products, and according to the actual situation of the prospect of natural rubber made are also discussed.关键词：天然橡胶；接枝；改性天然橡胶(NR)是巴西三叶橡胶树分泌的乳汁经凝固、加工制得，其主要成分为聚异戊二烯，含量在95%以上，其中顺式1，4-聚异戊二烯的含量占99%以上，分子量分布在10-180万之间[1]。
天然橡胶改性
天然橡胶改性
天然橡胶结构缺点，限制橡胶应用范围，故天然橡胶改性就显 得尤为重要。 化学改性方法
氯化橡胶 天然 橡胶 环氧化橡胶 接枝橡胶 基于C=C双键 Southeast University 5
改性 橡胶
环氧化橡胶
环氧化天然橡胶（ENR）是NR经化学改性，在橡胶分子链的部分双 键上接上环氧基制得。环氧基引入，使橡胶分子极性增加，分子间 作用力增强，显示出优良性质：良好气密性、耐油性、与其它材料 具有较好粘合性、与其它高聚物较好相容性。
（a）
Southeast Un团是化学活性强基团，使ENR存在性能不稳定及耐老化程度 差。
与胺类防老剂反应 ENR上的环氧基可与 胺类化合物作用将芳 胺类防老剂接枝到 ENR分子链上，这样 可以从根本上改善 ENR的老化性能。。
与卤素反应 向ENR胶乳中通人 氯化,可以得到氯化环 氧化天然橡胶(CI— ENR)。卤化后的ENR产 物与金属、玻璃的粘 合性能特别好。
图2 ENR的1H-NMR
Southeast University 10
环氧化橡胶
2.红外（IR）分析法 环氧基团的反对称伸缩振动峰在870cm-1处，随环氧程度增加，此 峰 的吸收强度增加。 原理为： Lam-beer 定律：物质对光的吸收度与吸收层的厚度和物 质的浓度乘积成正比。
Southeast University 11
轮胎
2
运动鞋、运动球
3
输送带、油封
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ENR前景
ENR 既保留有NR的结构和性能特点，能够与 NR、SBR 、BR 等 非极性橡胶产生部分相容和共硫化 ,又具有一定的极性和环氧基团 的反应性,有利于提高橡胶对湿路面的抓着力(抗湿滑性),并能与白 炭黑及无机填料表面产生较强的偶极 、氢键甚至共价键作用, 在 当今能源危机时代 ,ENR在高性能轮胎中的应用具有很好应用前景 。
天然橡胶耐热性能研究进展
毕业设计（论文）天然橡胶耐热性能研究进展Heat resistance of natural rubber research班级：材料工程系高分子应用105 学生姓名：李振学号： 10020509 指导教师：张琳职称：教师导师单位：徐州工业职业技术学院材料工程系论文提交日期：二零一一年十一月二十二日摘要本次课题研究的主要内容是围天然橡胶耐热性能研究进展展开的。
自橡胶工业开始以来，天然橡胶一直是一种应用最广泛的原料。
尽管今天已有大量的合成橡胶问世，但天然橡胶仍是一种任何合成橡胶不能取代的，具有综合的独特性能的材料，这些性能包括高撕裂强度，耐切割，耐磨和高弹性等。
虽然天然橡胶有许多优点，但也有缺陷而限制其使用，它们是低的耐热性和不耐许多的润滑剂。
同时，当这些材料失效时，常通过硫化复原而失效，可使应用它的场合产生污染和出现必须处理的问题。
由于上述原因，配料人员要想得到能耐热耐油的弹性体，不得不失去一些必要的弹性和撕裂性能，而现有的合成橡胶要获得天然橡胶这些必要的性能，就要花大成本甚至不能实现。
研究表明，采用亚硝基苯酚和双异氰酸酯作用制备的产物作为一种新型硫化剂，它被命名为“Novor”结果表明，随着Novor用量的减少，天然橡胶的耐热性增加，不足的是，Novor 用量的增加，撕裂性能、拉伸性能等变差，同时也降低了硫化速度，增加了生产成本。
关键词：天然橡胶耐热性能硫化剂NovorSummaryThe main content of the research around the heat resistance of natural rubber research started.Since the beginning of the rubber industry, is a natural rubber has been the most widely used raw materials. Although today there are a lot of the advent of synthetic rubber, natural rubber, but still a no no substitute for synthetic rubber, with the unique properties of composite materials, these properties include high tear strength, resistance to cutting, abrasion, and high flexibility. Although there are many advantages of natural rubber, but there are defects limit its use, they are low heat resistance and intolerance of many of the lubricant. Meanwhile, when the failure of these materials, often by curing the failure recovery, can apply it where pollution and there have to deal with. For these reasons, people want to get to the ingredients heat oil resistant elastomer, have to lose the necessary flexibility and tear resistance, and the existing natural rubber, synthetic rubber to obtain these necessary performance, it would take a large cost can not be achieved even . Studies have shown that the use of nitroso-phenol, and isocyanate dual role of the product prepared by a new type of curing agent as it was named "Novor" The results show that, with Novor reduce the amount of natural rubber increased heat resistance, less than the , Novor increased use, tear resistance, tensile properties and other deterioration, but also reduces the cure rate, increased production costs.Keywords:Natural Rubber Heat resistance Curing agent vul Novor目录第一章概述 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2课题研究意义及目的 (1)第二章原材料准备及试验设备 (2)2.1原材料的准备与称量 (2)2.1.1 天然橡胶的基本特性及来源 (2)2.1.2其它原材料的简介 (2)2.2试验设备及仪器 (3)第三章试验部分 (4)3.1橡胶配方基础 (4)3.1.1试验用基础配方 (5)3.2试验过程与工艺要求 (5)3.2.1试验工艺流程图 (5)3.2.2塑炼 (6)3.2.3混炼 (6)3.2.4硫化 (6)3.2.5试样的准备 (6)3.3试验方法及要求 (7)3.3.1 门尼粘度试验 (7)3.3.2硫化特性测定 (7)3.3.3冲击弹性 (7)3.3.4硬度 (8)3.3.5密度 (8)3.3.6阿克隆磨耗 (8)3.3.7拉伸性能 (9)3.3.8撕裂性能 (9)3.3.9热氧老化性能 (9)3.4橡胶物理机械性能测试 (9)第四章数据分析与讨论 (10)4.1数据分析 (10)4.2 讨论 (11)参考文献 (12)致谢 (12)第一章概述1.1课题研究背景自橡胶工业开始以来，天然橡胶一直是一种应用最广泛的原料。
天然橡胶的性能
天然橡胶的性能天然橡胶有什么成效天然橡胶的性能1.天然橡胶的化学性能天然橡胶是不饱和橡胶，容易与硫化剂发生硫化反应（构造化反应），与氧、臭氧发生氧化、裂解反应，卤素发生氯化、溴化反应，在催化剂和酸作用下发生环化反应等。
但由于天然橡胶是高分子化合物，所以它具有烯类有机化合物的反应特性，如反应速度慢，反应不完全、不均匀，同时具有多种化学反应并存的现象（如氧化裂解反应和构造化反应）等。
在天然橡胶的各类化学反应中，最重要的是氧化裂解反应和构造化反应。
前者是生胶开展塑炼加工的理论根底，也是橡胶老化的原因所在；后者则是生胶开展硫化加工制得硫化胶的理论依据。
而天然橡胶的氯化、环化、氢化等反应，则可应用于天然橡胶的改性方面。
2.天然橡胶具有优异的综合物理机械性能天然橡胶在常温下具有良好的弹性。
这是由于天然橡胶分子链在常温下呈无定形状态，分子链柔性的缘故。
其密度为0.913g/cm3，弹性模量为2-4Mpa，约为钢铁的三万分之一，而伸长率为钢铁的300倍，最大可达1000%，在0-100°C范围内，天然橡胶的回弹性可以到达50%-85%以上。
3.热性能天然橡胶常温为高弹性体，玻璃化温度为-72°C，受热后缓慢软化，在130-140°C开始流动，200°C左右开始分解，270°C剧烈分解。
天然橡胶具有很高的机械强度，分子构造规整性好，外力作用下可以发生结晶，为结晶橡胶，具有自补强性。
纯胶硫化胶的拉伸性能仅此于聚氨酯橡胶，可以到达17-25Mpa，经过炭黑补强后可到达25-35Mpa，300%定伸应力可以到达6-10Mpa，500%定伸应力为12Mpa以上，撕裂强度可以到达95kN/m，在高温（93°C）下强度损失为35%左右。
4.其他性能天然橡胶还具有很好的耐屈挠疲劳性能，纯胶硫化胶屈挠20万次以上才出现裂口。
其原因是滞后损失小，多次变形生热低。
耐磨性、耐寒性较好，具有良好的气密性，渗透系数为2.969*10-12H2（s . Pa）-1,同时具有良好的防水性、电绝缘性和绝热性。
橡胶的物理与化学改性
乙烷溶液中加入 5 % ~ 15 % N羧基谷氨酸盐并 引发谷氨酸盐聚合直至生成填充剂粒子。谷氨 酸盐 ( 5 % ) 可在其他性能不变的情况下使模量 提高 90 %。 将纳米粒子 BaSO 4 与 25 . 7 M Pa , 撕 裂 强 度 由 104 . 7 kN /m, 磨 耗 由
3
+
的甲苯
溶 液 混 合。 橡 胶 强 度 由 20 . 2 M Pa 升 至 77 kN /m 增 至
第 35 卷第 7 期
江畹兰. 橡胶的物理与化学改性 可提高丁腈橡胶的耐磨性。在氟橡胶 也可见到类似的效应 (见表 1)。
21 中
以双官能硝基芳香胺改性的炭黑可提高橡 胶的粘合强度。 曾用白炭黑 ( 通常在溶剂存在下 ) 处理炭 黑至炭黑表面白炭黑含量为 0 . 1 % ~ 50 % 。在 所有这种情况下, 在胶料中都引入了硅烷偶联 剂 ; 或者二烯类橡胶含有硅烷端基。此种橡胶 的滞后性能都有所改善。 目前经常将白炭黑改性。例如, 添加 3, 3 双 -(三羟乙基甲硅基丙基 ) 二硫化物或 1 , 2 二 羟基-2 , 2 , 4 三甲基二羟基喹啉和双 -( 3羟乙基 甲硅基丙基 ) 四硫化物或含硅烷改性剂的脂肪 胺 , 可增强白炭黑与生胶的作用。 用丙烯醇或 含乙烯基 的硅烷偶 联剂改性 Si O 2。将此种改性了 的 SiO2 加入到 含过氧化 二异丙苯的三元乙丙胶中 , 可提高填料的活性。 二硝基二胺可增强生胶与炭黑和白炭黑的 作用, 并能使 硫化胶的撕裂 强度提高 , 生热下 降。 用二异丙基硫磷化物处理含 OH 基的白炭 黑可提高天然橡胶的强度。 含 10~ 250 份白炭黑及 2 -无水氧乙基苯氧 基乙酸盐的二烯类橡胶也具有较高的强度。 含有用磷酸处理的漆树果的液汁和炭黑及 白炭黑的天然橡胶具有较高的力学性能。 也有将聚乙烯胺、 聚乙烯醇及烷基苯基酚 醛树脂的混合物在 52~ 80 下加工分散, 然后 涂于 S i O 2、 高岭土及沸石上。 为了改善填充剂的作用 , 对白垩进行表面 处理并将其加到羧基胶乳中。将它加往氯丁橡 胶中可提高强度。用硅烷化合物改性细分散的 滑石粉和硅灰石。添加有白炭黑的、 用过氧化 物硫化的硅橡胶的强度也有所提高。 常用表面 活性 剂来处 理 许多 填充 剂 ( 如 Ti O 2、 CaCO 3、 SiO2 及炭黑等 ) 的表面, 使其分散 良好。在气体放电下处理填充剂以活化其表面 是非常有效的。此种处理可在惰性气体介质中 进行, 也可在 单体气体中进 行, 随后 与聚合物 ( 二甲基甲基苯基硅烷、 环氧化聚氨酯 )作用。 另一改性方向是利用纳米填充剂 , 包括在 聚合物本体中生成的纳米填充剂。例如 , 纳米 石墨粉可明显地提高橡胶的耐疲劳性能, 降低 生热, 且石墨的成本比炭黑低 25 % ~ 30 % 。含 多种化学试剂的纳米 金钢石粉 ( 爆压法炭黑 )
环氧化天然橡胶改性淀粉／天然橡胶复合材料性能的研究
性 能 。
脂酸 黄
１ ， 防老 剂 ＲＤ １ ， 防老剂 ４ ０ １ ０ ＮＡ １ ， 硫 １ ． ４ ， 促进 剂 Ｃ Ｚ １ ． ７ ， 促进剂 Ｄ ２ 。其 中
Ｅ ＮＲ 一 ２ ５ ／ ＮＲ并 用 比分 别 为 Ｏ ／ ｌ Ｏ Ｏ ， ２ ． ５ ／ ９ ７ ． ５ ， ５ ／ ９ ５ ， ７ ． ５ ／ ９ ２ ． ５和 １ ０ ／ ９ ０ ， 配 方 编号 分 别 为 Ｅ １ ， Ｅ ２ ，
（ １ ． 华南 理工 大学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 广 东 广 州 ５ １ ０ ６ ４ ０ ； ２ ． 中 国热 带 农 业 科 学 院 农 产 品 加 工 研 究 所 农 业 部 热 带
作 物 产 品 加 工重 点 开放 实 验 室 ， 广东 湛江
５ ２ ４ ０ ０ １ ）
１ ． ４ 试 样 制 备
Ｅ ＮＲ 一 ２ ５ ， 中国热带农 业 科学 院农 产 品加工 研 究所 产 品 ； ＮＲ， 牌 号 ＲＳ Ｓ ３ ， 泰 国产 品 ； 玉 米 淀 粉， 食 品级 ， 河 北 昌黎县 淀粉 厂产 品 。
１ ． ２ 试 验 配 方
ＮＲ ／ Ｅ ＮＲ 一 ２ ５ １ ０ ０ ， 淀 粉 ３ Ｏ ， 氧化 锌 ５ ， 硬
Ｅ３ ， Ｅ４和 Ｅ５ 。
１ ． ３ 试验 设 备和仪 器
ＵＲ ２ ０ ３ ０型 无 转 子 硫 化 仪 ， 中 国 台湾 优 肯 科 技 股 份有 限公 司 产 品 ； ＶＩ ｓ ｃ Ｏ— Ｅ Ｌ ＡＳ Ｔ ＯＧＲ ＡＰ Ｈ
型橡胶 加 工分 析 仪 ， 德 国高 特 福 公 司产 品 ； Ｄ ＭＡ
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天然橡胶改性及其性能分析研究
近年来，天然橡胶的改性成为了研究的热点之一。
天然橡胶主要来源于橡树，
是一种天然高分子材料。
在橡胶制品的生产中，为了满足特定的要求，通常需要对天然橡胶进行改性。
本文将介绍天然橡胶改性及其性能分析的研究。
一、天然橡胶的改性方法
目前，天然橡胶的改性方法主要包括以下几点：
1.物理改性
物理改性是通过改变天然橡胶的物理状态，如加热、拉伸、压缩等方式来实现
改性。
比如，加热可以使天然橡胶的流动性增强，并使其粘附性增强，从而使其与其他物质结合更紧密；拉伸可以增强天然橡胶的韧性和延展性；压缩可以使天然橡胶的强度增加。
2.化学改性
化学改性是通过向天然橡胶中添加化学药剂，如酸、碱或有机物质等来改变其
结构和性能。
比如，硫化是一种常用的化学改性方法。
硫化过程中，通过加热将硫化剂与天然橡胶中的双键反应，形成交联结构，从而使其力学性能提高。
3.生物改性
生物改性是通过利用微生物、菌类等生物体或其代谢产物，来对天然橡胶进行
改性。
比如，利用微生物酵素或酸水解液等对天然橡胶进行水解反应，得到水解天然橡胶，其性能比天然橡胶更优异。
二、天然橡胶的性能分析
天然橡胶的改性不仅是为了提高其特定性能，还可以对其进行全面的性能分析。
下面将介绍一些常见的天然橡胶性能指标：
1.拉伸性能
强度和延伸率是评价天然橡胶拉伸性能的重要指标。
天然橡胶可以在拉伸状态下保持较高的强度，同时可以在一定程度内进行延伸。
2.耐热性
天然橡胶的耐热性指其在高温环境下的物理和化学稳定性。
这个性能与天然橡胶结构有关，其中硫化交联结构对耐热性的提升有很大的帮助。
3.耐寒性
天然橡胶的耐寒性指其在低温环境下的物理和化学稳定性。
这个性能与天然橡胶结构有关。
4.氧化稳定性
天然橡胶中含有的自由基很容易和氧气发生化学反应，导致结构损坏。
因此，氧化稳定性也是一个重要的性能指标。
5.耐磨性
天然橡胶的耐磨性指其在磨损及摩擦环境下的性能表现。
天然橡胶可以承受一定程度的磨损和摩擦，但不同的改性方法会对其耐磨性产生不同的影响。
三、天然橡胶改性的发展趋势
天然橡胶作为一种重要的高分子材料，在未来的应用前景广阔。
当前，天然橡胶改性的研究涉及到多个领域，不断有新的方法和技术涌现。
下面将介绍一些天然橡胶改性的发展趋势：
1.生物改性
生物改性是近年来发展迅猛的领域之一。
通过利用微生物、菌类等生物体或其代谢产物，来对天然橡胶进行改性。
这种方法具有成本低、环保等优点，未来将成为天然橡胶改性的重要方向。
2.智能改性
智能改性是通过在天然橡胶中添加响应物质，如温敏材料、pH敏感材料等，从而实现可控性强、多功能化的改性效果。
这种方法可以在不同的环境条件下，让天然橡胶表现出不同的性能。
3.多元化改性
多元化改性是将多种改性方法结合起来，形成复合改性的效果。
这种改造方法可以在满足特定要求的同时，兼顾天然橡胶的其他性能，提高综合性能。
四、结语
本文主要介绍了天然橡胶改性及其性能分析的研究。
天然橡胶的改性是一个复杂而又不断进展的领域，未来将会有更多的方法和技术应用在其中。
了解和掌握这些方法，对于促进天然橡胶及其制品的研发和应用具有重要意义。