層狀硅酸鹽-橡膠納米復合材料的性能研究及其工業(yè)化應用.pdf

1、層狀硅酸鹽/橡膠納米復合材料因其優(yōu)異的性能受到廣泛關注，制備剝離型的層狀硅酸鹽/橡膠納米復合材料一直是人們研究的重點和難點，而理論研究的最終目的是為了應用，將層狀硅酸鹽/橡膠納米復合材料推向工業(yè)化應用具有重要的實踐意義。
　　 乳液共沉法是一種簡便高效、適用于工業(yè)化生產(chǎn)的納米復合技術，也是制備層狀硅酸鹽/橡膠納米復合材料的重要方法之一。本論文主要是基于乳液共沉法制備了剝離型的粘土/丁吡橡膠納米復合材料，并對這種方法制備的層狀硅酸

2、鹽/橡膠納米復合材料在輪胎內(nèi)胎、耐熱輸送帶、工程輪胎胎面膠中的應用展開系統(tǒng)的研究。
　　 基于乳液共沉法的基礎，通過酸化的吡啶基團與粘土片層之間形成強的離子鍵相互作用，提高填料與橡膠之間的界面相互作用，從而改善分散，制備出剝離型的粘土/丁吡橡膠納米復合材料，并通過TEM和XRD表征了這種納米復合材料的剝離型結構，采用NMR和DMTA驗證了粘土與橡膠之間形成強界面相互作用的相關機理。這種剝離型的粘土/丁吡橡膠納米復合材料表現(xiàn)出比傳

3、統(tǒng)的隔離型粘土/丁吡橡膠納米復合材料更為優(yōu)異的動態(tài)力學性能、力學性能、氣體阻隔性能。
　　 為了改善層狀硅酸鹽/SBR納米復合材料的加工性能，使其更好的應用于內(nèi)胎材料，研究了并用NR、甘油改性、并用再生膠、硫磺改性四種辦法對其相關性能的影響。(1)并用NR在改善加工性能的同時損失了復合材料的氣密性能；(2)甘油直接共混改性，F(xiàn)TIR證實了甘油對累托石片層表面羥基的屏蔽作用，避免了硫化過程中由于片層對促進劑的吸附作用引起的延遲硫化

4、，通過RPA驗證了甘油對累托石/SBR納米復合材料體系的填料網(wǎng)絡相互作用的削弱，可以保證復合材料氣密性，改善加工性能，降低定伸應力，提高拉伸強度；(3)并用再生膠可以改善復合材料的加工性能和氣密性，但是對力學性能的影響不利于制備內(nèi)胎材料；(4)通過添加過量硫磺改性，可以明顯改善層狀硅酸鹽/SBR納米復合材料的氣密性能，同時降低內(nèi)耗生熱，為提高橡膠材料的氣密性提供了新的思路。
　　 考察了粘土與炭黑并用填充SBR納米復合材料結構和

5、性能，在填料總量一定的前提下，納米粘土片層的加入可以提高復合材料的耐熱氧老化性能和耐熱性能，而炭黑則可以彌補由于粘土與橡膠基體之間相互作用較弱以及粘土片層微觀分布不均勻性帶來的應力集中，二者并用可以有效的使各項性能達到較好的平衡。通過FTIR和DSC對復合材料內(nèi)外層存在差異的進行研究，提出了相應的耐熱機理：粘土片層的阻隔作用可以減少在老化過程中橡膠最外層含氧基團的生成，降低最外層橡膠的Tg，從而使得分子鏈保持柔順性，以達到耐高溫老化彎折

6、的效果，提高耐熱性能。
　　 在工程輪胎胎面膠配方中，將少量粘土以粘土/NR納米復合母膠的形式等量或非等量替代炭黑，改善了復合材料的力學性能、耐磨性能、動態(tài)生熱性能、抗裂紋增長性能、耐破壞性能等。
　　 考察了工業(yè)產(chǎn)品粘土/SBR納米復合材料的結構與性能。XRD和TEM結果表明對于已經(jīng)分散很好的粘土/SBR納米復合材料，混煉過程中剪切作用會增大無機粘土片層的重新聚集的可能性，還會降低復合材料力學性能和氣密性能；通過硅烷偶