硅橡胶/有机改性蒙脱土纳米复合材料的性能研究

用熔体插层法制备甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)/有机改性蒙脱土(OMMT)纳米复合材料并研究其微观结构和性能。结果表明:OMMT改性剂疏水性从优到劣的顺序为I.44P,I.30P,Bengel434,I.44P和I.30P在MVQ中的分散性优于Bengel434;MVQ/OMMT纳米复合材料的物理性能和热稳定性从优到劣的顺序为MVQ/I.44P,MVQ/I.30P,MVQ/Bengel434纳米复合材料;添加40份I.44P的MVQ/I.44P纳米复合材料的100%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度比纯胶有较大提高。     

不同类型有机蒙脱土增强顺丁橡胶纳米复合材料的结构与性能

采用熔体插层法制备了有机蒙脱土/顺丁橡胶纳米复合材料,研究了有机蒙脱土类型及用量对复合材料力学性能的影响,并通过X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察了其微观形态。结果表明,双烷烃链改性剂改性的有机蒙脱土I.44 P能显著提高复合材料的力学性能,其用量为25份(质量)时,所增强顺丁橡胶纳米复合材料的拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度分别为10.24 MPa、812%和21.49 k N/m,分别比纯顺丁橡胶提高了914%、417%和339%。     

有机黏土I.30 P/溴化丁基橡胶纳米复合材料的结构与性能

采用共混法制备了有机黏土I. 30 P/溴化丁基橡胶(BIIR)纳米复合材料(BIIRCNs),研究了I. 30 P的结构变化,以及BIIRCNs的硫化特性、力学性能、微观相态和气液阻隔性能。结果表明,填充I. 30 P可以提高BIIR的硫化速率和交联密度。当I. 30 P填充量为10份(质量,下同)时,BIIRCNs中的黏土片层间距增至4. 50 nm(I. 30 P的起始层间距为2. 02 nm),表明形成了插层结构的复合材料;在此填充量下,BIIRCNs的拉伸强度和撕裂强度分别为6. 80 MPa和12. 13 N/mm,较纯BIIR的3. 14 MPa和7. 42 N/mm分别提高了117%和63%,且I. 30 P在橡胶基质中的分散形态较为细致、均匀。具有较大长径比的I. 30 P均匀分布在橡胶基质中提高了复合材料的气液阻隔性能,其填充量为10份时BIIRCNs的气体透过系数较纯BIIR下降了约71%,液体溶胀程度下降约37%。     

PVC／有机黏土纳米复合材料的制备及性能研究

采用熔融插层法制备了聚氯乙烯（P、忙）／有机黏土纳米复合材料并进行了表征，研究了PVC／有机黏土纳米复合材料的力学性能及稳定性。X射线衍射分析表明PVC／有机黏土纳米复合材料为剥离型纳米复合材料。PVC基体的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度分别为5．4％、4．07kJ·m^-2 32．53MPa，而P、忙／有机黏土纳米复合材料的相应值分别为12．3％、5．08kJ·m^-2 34．7MPa，分别比PVC基体提高1．3倍，25％和7％。PVC/有机黏土纳米复合材料维卡软化点没有明显的提高。     

固相法插层改性黏土在PP中的应用

采用固相法对黏土进行有机化插层改性制备有机黏土,再通过熔融插层法制备聚丙烯(PP)/有机黏土纳米复合材料。有机黏土在PP中的层间距由原来的4.07 nm扩大到5.84 nm,PP分子链成功插入到固相法改性的黏土中,形成纳米复合材料。PP/有机黏土纳米复合材料的结晶温度由112.9℃提高119.6℃,熔融过程、熔点及结晶度没有明显变化。PP/有机黏土纳米复合材料的力学性能优于PP/钠基黏土复合材料,有机黏土的质量分数在3%-5%时,纳米复合材料的力学性能最佳。     

固相法制备有机黏土改性聚丙烯

采用固相法对黏土进行有机化插层改性,制备出有机黏土;通过熔融插层法制备聚丙烯/有机黏土纳米复合材料。X射线衍射分析表明,固相法改性黏土可以与聚丙烯形成纳米复合材料。利用DSC研究了纳米复合材料的结晶和熔融过程,结果表明:聚丙烯/有机黏土纳米复合材料的结晶温度提高,熔融过程、熔点及结晶度没有明显变化。力学性能测试结果表明:有机黏土含量在3%～5%范围内,纳米复合材料的力学性能最佳。     

质子化处理改性黏土制备NBRCNs的结构与性能

采用经质子化处理后的十八烷基胺改性黏土制备丁腈橡胶/黏土纳米复合材料(NBRCNs)。旨在获得具有更大晶层间距结构的有机黏土(OC)(XRD测试),削弱黏土片层之间的界面作用力,将黏土片层以纳米尺寸均匀分散在NBR中(SEM、TEM表征),最终获得具有优异力学性能的 NBRCNs。实验结果表明,当有机黏土含量为10phr时,采用经质子化处理后的十八烷基胺改性黏土制备NBRCNs的拉伸强度、撕裂强度、100%/300%定伸应力及硬度,与采用常规的长链脂肪族季铵盐改性有机黏土制备的NBR/C₁₆-OC纳米复合材料和NBR/S₁₈-OC纳米复合材料相比,分别提高了61.04%、51.79%、30%/26.21%、7.27%和80.28%、49.57%、31.09%/34.72%、11.32%。     

改性粘土制备粘土/POE纳米复合材料的力学性能研究

研究粘土的种类以及用量对所制得的粘土/聚烯烃弹性体(POE)纳米复合材料力学性能的影响。结果表明,在添加相同粘土份数下,与I.30P有机粘土以及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性有机粘土相比,I.44P有机粘土制备的粘土/POE纳米复合材料的各向力学性能最佳;随着粘土用量(10份以内)的增加,粘土/POE纳米复合材料的各项力学性能也在不断增强。     

聚苯胺改性蒙脱土/天然橡胶纳米复合材料的制备与性能

采用原位聚合法制备了聚苯胺质量分数为20% 的聚苯胺改性蒙脱土,并以此作为增强剂利用机械混炼法制备了聚苯胺改性蒙脱土( PANI － MMT) /天然橡胶( NR) 纳米复合材料。使用X 射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪及扫描电镜等对PANI － MMT 和PANI － MMT/NR 复合材料的结构进行了表征,并考察了PANI － MMT/NR 复合材料的力学性能。结果表明,PANI － MMT/NR 复合材料形成了插层型纳米结构; 与普通的有机蒙脱土/NR 复合材料相比,PANI － MMT/NR 复合材料的力学性能明显提高,PANI － MMT 添加质量为20 份时其力学性能达到最好,并超过了添加40 份炭黑N 660 的NR 的力学性能。     

CTAB/CPL复配改性黏土制备NBRCNs的结构与性能研究

采用CTAB/CPL(比例为3.0g∶1.0g)复配改性有机黏土制备NBRCNs,考察了复配改性有机黏土制备的NBRCNs的微观结构、力学性能和分散相态。实验结果表明,无机黏土经CTAB/CPL复配改性后,黏土晶层间距由起始1.25nm扩大至1.82nm,NBRCNs中黏土晶层间距进一步扩大为4.67nm,即橡胶大分子链进一步插层进入黏土片层中,制备得到插层型纳米复合材料。有机黏土用量为10份时,复配改性有机黏土制备的NBRCNs的各项力学性能最优,拉伸强度为5.16 MPa,撕裂强度为20.97kN/m,较纯NBR硫化胶的1.53MPa和8.77kN/m分别提高了237%和139%,且明显优于采用单一阳离子CTAB改性有机黏土制备的NBRCNs,充分显示了复配有机改性黏土的可行性和优越性。复配有机改性黏土制备的NBRCNs的微观分散相态优于单一阳离子改性有机黏土制备的NBRCNs。     

PP/黏土纳米复合材料的结构与性能

采用熔体插层法制备聚丙烯（PP）/有机黏土（OMMT）纳米复合材料。XRD和TEM的测试结果表明,采用熔体插层法制备的PP/OMMT复合材料是剥离型纳米复合材料。力学性能实验结果表明,相容剂的加入提高了PP与OMMT之间的相互作用,使其各项力学性能都得到了提高;PP/OMMT纳米复合材料的各项力学性能在有机黏土含量较小的情况下,就可以有较大幅度的提高;与纯PP相比,相容剂含量为10 phr、有机黏土用量为1 phr的聚丙烯基纳米复合材料具有最好的各项力学性能。     

十六烷基氯化吡啶改性无机黏土/丁腈橡胶纳米复合材料的结构与性能

采用十六烷基氯化吡啶(CPC)改性无机黏土(蒙脱土,MMT)并制备橡胶/黏土纳米复合材料,研究了有机黏土/丁腈橡胶纳米复合材料(NBRCNs)的结构、力学性能和微观相态。结果表明,CPC改性MMT所制备NBRCNs中有机黏土的片层间距5.10 nm要大于十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性MMT的4.41 nm,表明其形成了更多的插层结构。当MMT与改性剂的质量比为2.5/1.0时,CPC改性MMT所制备NBRCNs的拉伸强度和撕裂强度分别为4.72 MPa和26.66 kN/m,较CTAB改性MMT的3.28 MPa和16.50 kN/m分别提高了44%和62%,且前者所制备NBRCNs的相态分散程度比后者更加细致均匀。将CPC改性MMT用于添加丁腈橡胶等极性橡胶的增强效果要优于添加丁苯橡胶等非极性橡胶。     

熔体法制备有机黏土/橡胶纳米复合材料的结构及性能

将有机黏土(OC)分别加入到天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁基橡胶(IIR)和三元乙丙橡胶(EPDM)中,通过熔体法制备了纳米复合材料。探讨了橡胶黏度及其分子结构对OC在复合材料中分散状况的影响,研究了复合材料的力学性能。结果表明,在以NR为基体的复合材料中。OC片层分散均匀,且剥离程度较高;在SBR,IIR,EPDM中,OC以插层结构为主,且插层效果从大到小的顺序依次为SBR,IIR,EPDM。与相应的纯胶相比,OC／NR纳米复合材料的定伸应力提高,拉伸强度和扯断伸长率有所下降;OC／SBR,OC／IIR,OC／EPDM纳米复合材料的定伸应力变化不大,拉伸强度和扯断伸长率明显提高,且OC／SBR和OC／EPDM复合材料的撕裂强度提高。     

工程轮胎胎面胶用黏土/炭黑/天然橡胶纳米复合材料的性能

在工程轮胎胎面胶配方中,用黏土替代部分高耐磨炭黑,利用机械共混工艺制备了黏土/炭黑/天然橡胶(NR)纳米复合材料,研究了复合材料的综合性能.结果表明,黏土的加入不会对胶料的硫化特性产生太大影响;少量黏土的加入增强了混炼胶的填料网络作用,改善了炭黑/NR硫化胶的物理机械性能,耐磨性能提高了15%～30%,降低了滚动阻力,提高了耐屈挠疲劳破坏性能,当黏土填充量为4份时,复合材料的综合性能最优.     

有机化坡缕石黏土-膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备及性能

制备了优异阻燃性能(LOI36%)兼具良好力学性能的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料OPGS/PA-APP/PP。将有机化坡缕石黏土引入到哌嗪-多聚磷酸铵(PA-APP)膨胀型阻燃(IFR)聚丙烯(PP)复合材料中,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、通用电子万能试验机研究了有机化坡缕石黏土添加量对PA-APP阻燃聚丙烯复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,添加质量分数为2%的有机化坡缕石黏土提高了该复合材料的阻燃性能和力学性能。此外,所制备样品经垂直燃烧测试可达到阻燃V-0级别。实验证明,有机化坡缕石黏土在膨胀型阻燃聚丙烯复合材料中具有明显的协效阻燃作用。     

复配改性黏土/丁腈橡胶纳米复合材料的结构及性能

用不同阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)复配改性无机黏土,制备了有机改性黏土/丁腈橡胶(NBR)纳米复合材料,并表征了有机黏土与纳米复合材料,考察了不同表面活性剂及配比对纳米复合材料物理机械性能的影响。结果表明,CTAB/SDS复配改性黏土/NBR纳米复合材料的层间距比CTAB改性黏土/NBR纳米复合材料增加了1.15 nm,具有更多的插层结构,橡胶基体中黏土颗粒分布细致、均匀,且黏土片层间无聚集体存在;CTAB/SDS复配改性黏土/NBR纳米复合材料的物理机械性能优于CTAB/SDBS复配改性黏土/NBR纳米复合材料及CTAB改性黏土/NBR纳米复合材料,且当CTAB/SDS(质量比)为4∶2时,纳米复合材料的拉伸强度、撕裂强度及扯断伸长率出现最大值,其中,拉伸强度和撕裂强度较CTAB改性黏土/NBR纳米复合材料分别提高了62.7%和12.3%。     

机械共混法制备NR/SBR/OMMT纳米复合材料及其性能

选择不同牌号的有机蒙脱土（OMMT）,利用机械共混法制备了NR/SBR/OMMT纳米复合材料。测试了复合材料的力学性能,选择出了最佳牌号OMMT。不同含量的OMMT与共混胶复合后力学性能的测试结果表明：当OMMT含量仅为3份时,拉伸强度和断裂强度分别提高了90％和63%;利用X射线衍射和透射电子显微镜研究了复合材料的亚微观结构,观察结果显示制备出了分散均匀的剥离型NR/SBR/OMMT纳米复合材料,同时OMMT在轮船工业配方中的优异性能预示其良好的应用前景。     

高性能丁基橡胶/有机黏土纳米复合材料的新型制备方法

采用一种新型制备方法--预膨胀有机黏土与机械共混的方法制备丁基橡胶（IIR）/有机黏土纳米复合材料。实验结果表明,当有机黏土为10 phr时,采用预膨胀有机黏土（S-OC）与机械共混的方法制备的IIR/有机黏土纳米复合材料（IIR/S-OCNs）的拉伸强度和撕裂强度,明显优于采用熔体法制备的IIR/有机黏土（OC）纳米复合材料（IIR/OCNs）的相应性能,较纯丁基橡胶分别提高了4.96倍、0.22倍;当有机黏土为5 phr时,采用预膨胀有机黏土与机械共混的方法制备的IIR/S-OC纳米复合材料的气体渗透率,分别较纯IIR、熔体法制备的IIR/OC纳米复合材料下降了21.88%和12.50%。这种新型制备方法是将溶液制备方法的优点与熔体制备方法的优点有机地统一在了一起。该材料有可能在高级无内胎轮胎气密层以及其他要求高性能弹性体材料的领域获得应用。     

有机蒙脱土/NR/NBR纳米复合材料的结构与性能研究

采用乳液法和机械共混法制备有机蒙脱土(OMMT)/NR/NBR复合材料,并对其微观结构、物理性能、动态力学性能和耐油性能进行研究.结果表明:大多数OMMT片层以纳米尺寸均匀分散在NR基体中;随着OMMT用量的增大,OMMT/NR/NBR复合材料物理性能和耐油性能提高;与NR /NBR并用胶相比,OMMT/NR/NBR纳米复合材料具有更低的滚动阻力.     

卡拉胶/金属氧化物协同聚磷酸铵制备阻燃天然橡胶

将卡拉胶（KC）、聚磷酸铵（APP）分别和Fe2O3、CuO、Al2O3、MnO2 4种金属氧化物（MO）三者复配构成的协同阻燃剂（KC/MO/APP）加入到天然橡胶（NR）中，制备NR/KC/MO/APP复合材料。通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）、锥形量热（CCT）测试了复合材料阻燃性能。结果表明，NR/KC/MO/APP复合材料的UL-94均达到V-0等级，LOI在26.5%~27.3%之间，具有较好的阻燃性。与NR相比，NR/KC/CuO/APP复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放量（THR）分别下降了63.7%和42.0%。同时KC/MO/APP还有抑烟作用，NR/KC/Fe2O3/APP复合材料总烟释放量（TSP）比NR下降了35%，处于最低水平。TGA结果显示，NR/KC/CuO/APP复合材料W800达到34.85%，比NR/APP提高了28.7%。SEM分析表明，NR/KC/MO/APP复合材料体系炭层更致密，表明KC/MO与APP的协同作用对形成稳定炭层起着重要作用。DMA和力学性能测试发现，NR/KC/MnO2/APP复合材料力学性能最优，其拉伸强度和断裂伸长率比NR/APP分别提高32.6%和20.9%，表明MnO2的加入可弥补阻燃剂对NR造成的力学性能损失。