氯丁橡胶／蛭石纳米复合材料的研究

以蛭石和氯丁橡胶为原料，采用溶液插层法将氯丁橡胶插入蛭石层间，制备聚合物层状硅酸盐纳米复合材料，用X射线衍射仪对样品进行分析测试，结果表明，得到了剥离型氯丁橡胶／蛭石纳米复合材料。     

熔融插层制备聚苯乙烯/蛭石纳米复合材料的结构与性能研究

通过熔融插层法制备了聚苯乙烯(PS)/蛭石纳米复合材料,测试了复合材料的力学性能、燃烧性能和熔体流动速率,并对不同蛭石含量的PS/蛭石纳米复合材料进行了对比。结果表明,当蛭石含量为3%时,与纯PS相比,熔体流动速率只降低了4%,即仍具有良好的加工性能,同时拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度分别提高了3.4%、77%和41%。氧指数测试结果表明,蛭石的加入有利于提高材料的阻燃性能。     

有机蛭石/酚醛树脂熔融插层纳米复合材料的研究

用十六烷基三甲基溴化铵对膨胀蛭石进行了有机化处理,并用熔融法制备了有机蛭石/酚醛树脂插层纳米复合材料.通过XRD,AFM,TGA测试分析了所制备的复合材料的结构与热性能.结果表明:酚醛树脂能插层于蛭石片层中,制得的蛭石/酚醛树脂插层纳米复合材料的耐热性有了很大程度的提高.     

插层型蔗糖/蛭石纳米复合材料的制备

以蔗糖和蛭石为原料,在超声辅助条件下采用溶液插层法制备插层型蔗糖/蛭石纳米复合材料。X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）分析表明,蔗糖/蛭石复合物样品的d001值为1.852nm;样品的红外谱图中出现甲基和亚甲基特征峰2761cm-1和2969cm-1。将蔗糖/蛭石复合物在氮气氛下碳化后,样品的XRD（d001=1.247nm）和红外光谱结果（甲基和亚甲基特征峰2761cm-1和2969cm-1消失）表明,碳/蛭石复合材料层间夹有碳,进一步证实得到插层型蔗糖/蛭石复合材料。同时,确定了优化插层反应工艺条件,超声功率为400W,物料配比为蛭石：蔗糖=1：2.5,超声水化时间为0.5h,超声反应温度为70℃,反应时间为2.5h,静置时间2h。     

有机蛭石的制备工艺与催化性能

为了研究制备工艺对蛭石有机化效果的影响以及有机蛭石在催化领域的应用,以硝酸为酸化剂,氯化钠为钠化剂,十六烷基三甲基溴化铵为插层剂,采用"酸化-钠化-插层"工艺制备了有机蛭石,并研究了有机蛭石对高密度聚乙烯基复合材料的催化作用;探讨了了不同硝酸、氯化钠浓度和十六烷基三甲基溴化铵用量对有机化效果的影响。有机蛭石的XRD和阳离子交换容量(CEC)测试表明,采用0.1mol/L的硝酸,饱和浓度的氯化钠和1.5倍蛭石CEC的十六烷基三甲基溴化铵时,插层效果最佳。高密度聚乙烯基复合材料的热降解分析测试显示,有机蛭石对高密度聚乙烯-膨胀型阻燃剂复合材料的交联成炭反应有催化作用。     

纳米氧化锌改性胶粉/天然橡胶复合材料的制备及性能

利用纳米氧化锌采用直接混合、球磨分散混合及超声分散混合法对胶粉进行了改性．并在开炼机上制备了纳米氧化锌改性胶粉／天然橡胶复舍材料。利用扫描电镜对纳米氧化锌的分散效果进行了考察，并测试了填充改性胶粉的天然橡胶复合材料的拉伸性能、撕裂强度及耐磨性。结果表明，超声分散混合法得到的试样中纳米氧化锌的分散情况较好，其中采用钛酸酯偶联剂改性的试样的性能最佳，与纳米氧化锌直接混合和添加活性氧化锌的试样相比其拉伸强度分别提高32％和55％，扯断伸长率分别提高7％和22％，撕裂强度分别提高28％和39％．耐磨性分别提高17％和7％。     

胶乳共混法天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料的制备及性能

采用胶乳共混法制备天然橡胶/二氧化硅(NR/SiO2)纳米复合材料。先用硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅进行改性,再经乳液聚合接枝上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)得到PMMA-SiO2粒子,最后将其与用MMA改性的天然胶乳(NR-PMMA)共混制得NR/SiO2纳米复合材料。采用红外光谱仪、透射电镜、扫描电镜、热重分析仪、橡胶拉伸测试机对样品进行了表征。实验结果表明,PMMA成功地接枝于SiO2表面,PMMA-SiO2在橡胶基体中分散均匀,平均粒径在60nm～80nm之间,复合材料的拉伸强度比纯的NR提高了35%,定伸应力也有显著提高。     

聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料的制备及性能

以马来酸酐接枝低分子量的聚丙烯(M APP)为相容剂,采用熔融插层法,制备了聚丙烯(PP)/有机蒙脱土(OMM T)纳米复合材料;采用微机控制电子万能试验机、悬臂梁冲击试验机研究了复合材料的力学性能;采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和偏光显微镜(POM)等对复合材料的微观结构进行了研究。结果表明,熔融插层法能够获得较好的插层效果,适量蒙脱土的加入使聚丙烯的球晶数量增多,球晶尺寸变小;复合材料的拉伸强度和冲击强度都是先增加后降低,总体上来说,拉伸强度高于纯聚丙烯,冲击强度与纯聚丙烯相近。     

微波辅助原位聚合法制备聚乳酸/蛭石纳米复合材料

对蛭石(VMT)有机改性后,以丙交酯为单体,在催化剂存在的条件下采用微波辅助原位聚合法制备聚乳酸/蛭石(PLA/VMT)纳米复合材料。利用广角X射线粉末衍射法(WAXD)、傅立叶红外光谱法(FT-IR)以及差示扫描量热法(DSC)对材料进行了表征。对蛭石的添加量对材料的插层效果以及材料性能的影响进行了讨论。结果表明,在反应时间很短的情况下,蛭石即可以纳米尺寸分布在PLA中。随蛭石含量的不同,分别得到了剥离型和插层性PLA/VMT纳米复合材料。     

X射线衍射法研究天然橡胶/黏土纳米复合材料的插层过程

利用十六烷基季铵盐在固相条件下对黏土进行有机化插层改性,制备出有机黏土;采用机械混炼插层法制备了天然橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料,用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)表征了纳米复合材料的结构和形态。利用XRD探讨了有机黏土在混炼和硫化过程中的插层行为,结果表明:天然橡胶的插层行为在机械混炼的过程中就已经发生,在硫化过程中,随着硫化时间的增加,黏土的层间距略微增加,黏土片层间的橡胶分子并不稳定。硫化过程结束后,黏土片层间的橡胶分子链随着交联固化而稳定地保持在黏土片层间。     

天然橡胶与其环氧化物并用胶基复合材料的黏弹阻尼性能

为改善天然橡胶（NR）的阻尼性能,在密炼机中以质量比20：80混合不同环氧度环氧化天然橡胶（ENR）与天然橡胶制备ENR-NR并用橡胶基体,在橡胶基体的混炼与开炼过程加入其他填充组分（硫磺、促进剂2,2'-二硫代二苯并噻唑（DM）、促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ）、ZnO、硬脂酸、炭黑）得到了宽温域阻尼ENR-NR基复合材料。采用橡胶加工分析仪和动态力学热分析仪,研究了ENR-NR混炼胶和硫化胶的动态力学和阻尼性能。结果表明：NR环氧化增强了分子链局部刚性,改善了胶体与填料的黏结性,但ENR吸附较多炭黑后不易均匀分散于连续相NR中。因此,ENR-NR并用混炼胶的黏度和储能模量随ENR环氧度增大而增加;在NR中加入ENR可改善硫化胶的弹性和阻尼性能。ENR-NR并用胶的有效阻尼温度范围拓宽到较高温度,环氧度为25的ENR与NR并用后,有效阻尼温度范围为-57~1℃,明显宽于NR的-57~-20℃,但高环氧度并用胶则出现阻尼失效区。加入少量ENR对NR的硬度、模量和断裂伸长率影响不大。     

尼龙6/橡胶/天然粘土纳米复合材料的制备及其力学性能

采用一种新型的超细全硫化粉末橡胶/蒙脱土复合粉末(UFPRM),可以制备出剥离型的尼龙6/橡胶/天然粘土(尼龙6/UFPRM)纳米复合材料,所用的橡胶是一种具有特殊结构的超细全硫化粉末橡胶(UFPR).微观分析表明,橡胶粒子在尼龙6基体中分散良好,同时天然粘土在橡胶粒子之间的基体中剥离.在一定份数下,复合粉末可以同时提高尼龙6的韧性、刚性及耐热性;随着复合粉末含量的增加,材料的冲击强度进一步增加.而且,复合粉末对高分子量尼龙6的增强、增韧效果好于低分子量尼龙6.进一步研究发现,在适当的剪切速率下,尼龙6/橡胶/天然粘土纳米复合材料可以获得较好的综合力学性能.     

氧化石墨烯/天然橡胶-丁腈橡胶复合材料的制备与性能

为研究氧化石墨烯（GO）对共混橡胶的补强改性作用,首先,通过改进的Hummers方法制备了GO,并通过乳液共混法制备了GO/天然橡胶（NR）-丁腈橡胶（NBR）复合材料;然后,采用SEM、FTIR、XRD、溶胀测试和力学性能测试表征了GO、NR-NBR硫化胶和GO/NR-NBR复合材料的微观形态、结构和力学性能。结果表明:所得GO含有大量的含氧官能团,氧化效果较好;橡胶基体中GO分散均匀,且GO/NR-NBR复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加;GO的填充可以提高复合材料的表观交联密度;GO/NR-NBR复合材料的力学性能随着GO含量的增加而改善,当GO含量为3.0wt%时,GO/NR-NBR复合材料的拉伸强度、100%定伸应力和邵氏A硬度分别提高了53.3%、67.3%和10.5%,断裂伸长率降低了9.6%。      

新型抗凝血纳米复合材料的制备及其性能研究

利用溶液插层法合成了新型的硅橡胶/氧化石墨-十六烷基三甲基溴化铵-肝素抗凝血纳米复合材料.通过FT-IR、XRD、SEM和机械性能测试了解改性氧化石墨微观纳米结构对材料宏观性能的影响;溶血试验和血小板粘附试验测定表明硅橡胶/改性氧化石墨抗凝血纳米复合材料的血液相容性得到极大的改善;这种新型的、兼具优良血液相容性和良好力学性能的复合材料可望在生物医学工程方面得到应用.     

纳米纤维素-聚吡咯/天然橡胶柔性导电弹性体的制备与性能

以纤维素纳米纤丝（Cellulose nanofibrils,CNFs）为生物模板,将聚吡咯（Polypyrrole,PPy）原位聚合在CNFs表面,再将CNF-PPy复合物均匀分散到天然橡胶（Natural rubber,NR）弹性基体中,制备了具有高柔韧性的纳米纤维素-聚吡咯/天然橡胶（CNF-PPy/NR）导电弹性体。结果表明：CNFs可协助PPy在NR基体中形成三维导电网络结构,并提高弹性体的力学性能和导电性能,有效降低其逾渗阈值。当添加质量比为5%（以橡胶质量为基准,下同）的CNF和20%的PPy时,CNF-PPy/NR的拉伸强度可达（8.97±0.92）MPa,分别约为PPy/NR及纯NR的1.56倍和9.54倍,电导率可达（0.134±0.063）S/m;在0.3 A/g的电流密度下,比电容可达96 F/g,并在1.0 A/g电流密度下循环充放电1 200次后,比电容仍可保持其初始值的72%。此导电弹性体具有良好的力学强度和电学性能,有望应用于柔性有机电子器件领域。     

纳米石墨/天然橡胶复合材料的应力软化与动态性能

以不同尺寸的纳米石墨为原料,制备了纳米石墨/天然橡胶(NR)复合材料.研究不同尺寸(30、80、150 nm)的纳米石墨对复合材料的应力软化效应(Mullins效应)、Payne效应、动态生热和损耗因子的影响.结果表明:随着纳米石墨尺寸的增大,纳米填料对纳米石墨/NR复合材料体系的补强作用明显,应力软化效应增大、动态损耗因子增加,但Payne效应降低;纳米石墨/NR复合材料动态损耗因子越大,其动态生热越高;动态生热还与填料粒子网络形成紧密相关.SEM观察及Payne效应分析结果表明:采用不同尺寸的纳米石墨材料填充天然橡胶,大尺寸石墨在橡胶基体中易于分散均匀,片层的聚集程度小,而小尺寸纳米片层表现出较明显的团聚.     

原位法制备环氧化天然橡胶及其表征

采用原位反应法使天然橡胶环氧化。研究了不同浓度的甲酸、双氧水、天然橡胶胶乳、温度对环氧化反应速率、环氧化度的影响。通过对红外、核磁图谱的分析得出可能发生的副反应机理,提出了减少副反应的处理方案。结果表明:当反应温度为20～30℃,当天然橡胶干胶含量为30%,pH值约为2.0,并且H2O2、HCOOH、天然橡胶(NR)的摩尔比为1∶0.55∶1时,反应进行稳定,同时能大大减少副反应的发生。只要按不同的时间安排取样就能得到环氧化度从10%到60%的环氧化天然橡胶。     

碱式硫酸镁晶须/橡胶复合材料的制备

将超声分散后的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷改性碱式硫酸镁晶须（KH550-MgOS_W）分散液加入天然胶乳（NR）中,对其进行补强,制得绿色环保高性能的KH550-MgOS_W/NR复合材料。系统研究了KH550-MgOS_W/NR复合材料的力学性能、阻燃性能及热稳定性能。结果表明,用KH550改性后的MgOS_W与橡胶基体具有很好的相容性。KH550-MgOS_W/NR复合材料的力学性能、阻燃性能及热稳定性能均比纯胶有所提高。当KH550-MgOS_W与NR质量比为4%时,KH550-MgOS_W/NR复合材料的各项性能均达到最佳,300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、交联密度比纯胶胶膜分别提高了25.0%、36.8%、37.3%、11.4%、44.2%,垂直燃烧等级由FV-1提高到了FV-0级,比纯胶的起始热降解温度（T₀）、最大热降解温度（T_p）和终止热降解温度（T_f）分别提高了6.2℃、5.2℃和4.1℃。