重晶石/橡胶复合材料的力学性能研究

采用不同偶联剂对重晶石表面活化改性,通过直接共混法制备重晶石/橡胶(NR)复合材料。研究了不同偶联剂改性重晶石后复合材料的拉伸性能、硬度、耐磨性能变化规律。结果表明:当活化重晶石含量在20%～30%时,能获得拉伸强度、断裂伸长率及耐磨性能优异的复合材料。硬脂酸改性后重晶石与橡胶复合材料的拉伸性能、硬度及耐磨性最佳。活化后重晶石具有优异的补强效果及理想的加工特性,可替代炭黑实现其在橡胶中的应用。     

纳米介孔MCM-41-M/偶联剂体系对天然橡胶性能的影响

制备了天然橡胶(NR)/MCM-41-M、NR/偶联剂化学改性纳米介孔MCM-41-M、NR/MCM-41-M/偶联剂复合材料,研究了不同含量的MCM-41-M、不同种类偶联剂对MCM 41-M的改性以及偶联剂的添加方式对NR复合材料性能的影响.结果表明;MCM-41-M在NR中有明显的补强作用,当代替3份炭黑时NR基复合材料的拉伸强度达到最大值,比纯NR提高了12.7%。与MCM-41-M和KH-570直接添加到NR中相比,MCM-41-M经偶联剂KH-570改性使拉伸强度提高了50%。将MCM-41-M用偶联剂KH 570改性后添加到NR中,使NR的玻璃化转变温度升高、玻璃化转变区的损耗角减小、储能模量提高到最大。     

凹凸棒土与炭黑粉体协同补强天然橡胶的性能

采用球磨溶液改性的方法制备改性凹凸棒土,利用机械共混法制备凹凸棒土-炭黑-天然橡胶复合材料,研究凹凸棒土与炭黑相互作用对天然橡胶性能的影响。结果表明:Si11-110型硅烷偶联剂对凹凸棒土有良好的改性作用,凹凸棒土与炭黑之间具有明显的协同补强效果,改性的凹凸棒土-炭黑-天然橡胶复合材料可以显著提高100%和300%的定伸强度、拉伸强度、断裂伸长率和耐切割性能;硅烷改性的凹凸棒土与炭黑协同补强能明显改善复合材料的网络结构,使得橡胶复合材料有更大的储能模量;通过增加结合胶的厚度,橡胶分子链在结合胶表面,更容易滑移和解缠,有效增大了拉伸强度和断裂伸长率。     

改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙基三甲氧基硅烷(11-100)对白炭黑进行表面改性,并制备改性白炭黑/天然橡胶复合材料。利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电镜、橡胶加工分析仪等测试手段对改性白炭黑及改性SiO_2/NR复合材料的结构与性能进行了表征,并研究其硫化性能及力学性能。结果表明,经FT-IR、TG分析,3种硅烷偶联剂已成功接枝到白炭黑表面;改性SiO_2/NR复合材料相对于未改性SiO_2/NR,焦烧时间变长,正硫化时间缩短,结合胶含量增大;改性SiO_2/NR与未改性SiO_2/NR相比其定伸应力、撕裂强度明显提高,但断裂伸长率有所减小;改性白炭黑在天然橡胶基体中的分散性明显提高,其中Si69-SiO_2在天然橡胶基体中的分散性最好;Si69-SiO_2/NR复合材料的滚动阻力与生热最低;改性后的SiO_2/NR复合材料的拉伸断面粗糙程度增加。     

表面接枝防老剂的白炭黑在天然橡胶中的应用

为了提高白炭黑与橡胶的相容性,同时防止防老剂的挥发,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与对氨基二苯胺(PPDA)的反应物对白炭黑进行表面改性,得到表面接枝防老剂的白炭黑。将改性白炭黑应用于天然橡胶(NR)中考察其增强与防老性能,并与炭黑/NR、未改性白炭黑/NR和Si69改性白炭黑/NR复合材料相比较(均添加防老剂4020)。结果表明,改性白炭黑/NR复合材料的焦烧时间延长,硫化时间缩短,白炭黑在橡胶中的分散性提高,同时具备更出色的力学性能。随着表面接枝防老剂含量的增加,改性白炭黑/NR复合材料的拉伸强度和撕裂强度比未改性白炭黑和Si69改性白炭黑/NR均有大幅提高。当接枝的PPDA含量达到5.27%(与白炭黑的质量比)时,其拉伸强度比未改性白炭黑/NR提高了90%,比Si69改性白炭黑/NR提高了73%,并接近炭黑/NR; 其撕裂强度是未改性白炭黑/NR的5倍,Si69改性白炭黑/NR的2.5倍,炭黑/NR的2倍。另外,表面接枝防老剂的白炭黑/NR复合材料具有优异的抗热氧、抗臭氧和湿热老化性能;其抗臭氧老化性能优于添加通用防老剂4020的对比复合材料。     

木质纤维素/蒙脱土/炭黑-白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

采用木质纤维素/蒙脱土(LNC/MMT)部分替代炭黑-白炭黑双相填料(CSDPF)作为天然橡胶(NR)补强剂制备LNC/MMT/CSDPF/NR复合材料,探讨了LNC/MMT与CSDPF配比对复合材料性能的影响。结果表明:随着LNC/MMT比例的增加,复合材料的拉伸强度和撕裂强度均呈现先上升后下降的趋势,断裂伸长率逐渐上升,硬度略微下降。当LNC/MMT与CSDPF质量比为10∶30时,复合材料的综合力学性能最优,其拉伸强度为26.8MPa,撕裂强度为50.2kN/m,断裂伸长率为702.5%,邵氏A硬度为65.7。随着LNC/MMT比例的增加,复合材料的焦烧时间逐渐缩短,正硫化时间先下降后略微上升,热稳定性逐渐下降。     

白炭黑的功能化改性及其改性橡胶基复合材料的制备与表征

利用沉淀法白炭黑生产工艺,在相同的条件下,选用不同质量分数的羟基羧酸酯作为改性剂进行湿法改性,研究了白炭黑/天然橡胶(NR)复合橡胶的力学性能、动态性能以及动态生热性能。结果表明:制备的白炭黑均为非晶态白炭黑,采用质量分数为6%的羟基羧酸酯改性的白炭黑,其分散性好,颗粒分布均匀,呈近球状,经羟基羧酸酯改性后的白炭黑有效的去除了部分亲水基团,改善了其在NR中的分散性。随着白炭黑用量的增加,分散性变差,损耗因子和动态温升均有所提高,Payne效应增大。当白炭黑用量达到临界值(白炭黑与NR质量比为40∶100)时,白炭黑/NR复合材料表现出较好的性能,改性白炭黑/NR复合材料比未改性白炭黑/NR复合材料的硬度、拉伸强度、断裂伸长率有所提高,而磨耗体积和动态生热则有所下降。动态力学性能测试结果表明,改性白炭黑与天然橡胶的质量比为40∶100时,改性白炭黑/NR复合材料的60℃滚动阻力损耗因子由0.123降到0.104。SEM结果表明,改性白炭黑在橡胶基体中的分散性优于未改性白炭黑,与NR基体界面结合的更加紧密。     

芳纶纤维的紫外辐照改性及硅烷偶联剂二次改性EI北大核心CSCD

采用紫外辐照和硅烷偶联剂KH570二次接枝的方法对芳纶纤维表面进行改性,研究二次改性对芳纶纤维结构及性能的影响,并测试了改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料的力学性能。结果表明,经紫外辐照改性后,芳纶纤维表面产生活性官能团,为二次接枝提供反应活性点;KH570二次接枝改性后,纤维表面活性和表面粗糙度明显改善,并在其表面引入有助于提高粘合性能的活性官能团。整个改性过程简单、高效和安全。相比于未改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料(AF/CB/NR),紫外辐照-硅烷偶联剂二次改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料(KH570-UV-AF/CB/NR)的拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力、撕裂强度和H抽出力分别提升了17.1%、24.7%、22.4%、48.7%和132.1%。     

过硫酸铵改性炭黑通过胶乳混合法补强天然橡胶胶乳

用过硫酸铵水溶液改性炭黑,制备亲水性的炭黑悬浮液。通过红外光谱仪和热失重表征改性后炭黑表面含氧基团的变化。利用激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计观察炭黑水溶液的分散性和分散稳定性,改性前后粒径由155.7nm降到114.2 nm。采用胶乳共混法制备改性炭黑/天然橡胶胶乳复合材料的性能明显增强,拉伸强度提高14.5%,撕裂强度提高56.5%。通过扫描电镜(SEM)观察发现,改性后的炭黑在橡胶基体中粒径小且分散均匀,与基体的界面结合力增强,炭黑的补强效果得到提高。     

芳纶纤维的紫外辐照改性及硅烷偶联剂二次改性

采用紫外辐照和硅烷偶联剂KH570二次接枝的方法对芳纶纤维表面进行改性,研究二次改性对芳纶纤维结构及性能的影响,并测试了改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料的力学性能。结果表明,经紫外辐照改性后,芳纶纤维表面产生活性官能团,为二次接枝提供反应活性点;KH570二次接枝改性后,纤维表面活性和表面粗糙度明显改善,并在其表面引入有助于提高粘合性能的活性官能团。整个改性过程简单、高效和安全。相比于未改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料(AF/CB/NR),紫外辐照-硅烷偶联剂二次改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料(KH570-UV-AF/CB/NR)的拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力、撕裂强度和H抽出力分别提升了17.1%、24.7%、22.4%、48.7%和132.1%。