工业水玻璃制备SiO2/NR复合材料的研究

将超微细SiO2的制备工艺与天然橡胶（NR）的制备工艺相结合，以工业水玻璃为原料，采用溶胶-凝胶法制备SiO2溶胶和凝胶，再以天然鲜胶乳共沉-共凝制备SiO2／NR复合材料。实验结果表明：共沉-共凝法制备的SiO2／NR复合材料的综合力学性能明显优于机械共混法制备的复合材料；当SiO2质量分数为10％时，硫化胶的拉伸强度和撕裂强度分别比机械共混法制备的硫化胶提高了51％和49％，比纯NR硫化胶提高了88％和62％。复合材料拉伸断面电子扫描显微镜（SEM）观察表明，采用溶胶-凝胶法制备的超微细SiO2在NR硫化胶中的分散性较好，界面结合紧密，体现了超微细SiO2对NR具有较强的补强效果。     

微米/纳米二氧化硅共填充制备天然橡胶/二氧化硅复合材料及其性能

采用湿法混炼工艺制备了二氧化硅分散粒径为100 nm的天然橡胶/二氧化硅复合材料胶母粒,结合传统干法混炼技术制备了二氧化硅总填充量为60份（质量）的微米/纳米共填充天然橡胶/二氧化硅复合材料。结果显示,湿法混炼过程中填充的小粒径二氧化硅仍然以小粒径分散,与橡胶分子链更倾向于形成紧密结合层。湿法混炼技术的使用提升了二氧化硅的分散性,复合材料的Payne效应更弱。与干法混炼技术并用制备的小粒径与大粒径二氧化硅比例为50/10时,填料形成了较宽的粒径分布,形成了适中的填料-橡胶结合强度,进一步提升了天然橡胶/二氧化硅复合材料的拉伸强度和扯断伸长率。     

原位法制备天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料及其性能

采用原位生成共沉淀法制备天然橡胶/二氧化硅(NR/Si O2)纳米复合材料。先用乳化剂OP-10对硅溶胶进行处理,得到表面羟基比较少的硅溶胶,再与浓缩天然胶乳共混,原位生成纳米二氧化硅(n Si O2)制得NR/Si O2纳米复合材料。采用红外光谱仪、扫描电镜、橡胶拉伸测试机以及热重分析仪对不同Si O2含量的复合材料进行了表征。实验结果表明,干法混炼生成的Si O2粒径大且团聚严重,原位法生成的Si O2橡胶基体中分散更为均匀,平均粒径在50 nm左右;当Si O2为40份时,制得的复合材料力学性能最好,拉伸强度比纯的NR提高了67.8%,同时定伸应力也有明显提高。     

专利介绍

一种制备天然橡胶／炭黑一纳米二氧化硅混炼胶的湿炼法公开（公告）号：CN102816350A公开（公告）日：2012．12．12申请（专利权）人：华南理工大学发明（设计）人：王炼石、陈巧、张舒宁本发明公开一种制备天然橡胶（NR）／炭黑一纳米二氧化硅（白炭黑）混炼胶的湿炼法。本发明用炭黑分散体与硅溶胶水溶液混合制备炭黑一硅溶胶分散体,用其与NR胶乳混合构成湿炼体系,利用硅溶胶受热发生缩合反应生成白炭黑凝胶的性质,对湿炼体系加热,使硅溶胶原位生成炭黑一白炭黑复合粒子并均匀分散于NR胶乳中,     

降低负重轮天然橡胶基复合材料生热的研究状况

概述负重轮天然橡胶(NR)基复合材料的生热原理及表征方法,重点介绍交联结构和填料包括炭黑、硅烷偶联剂改性白炭黑、新型碳材料氧化石墨烯和多壁碳纳米管对复合材料生热影响的研究状况。指出将新型碳材料部分取代炭黑,采用胶乳共沉法制备新型碳材料母胶有利于将新型碳材料均匀分散在NR基复合材料中,在有效提高NR基复合材料强度的同时降低其生热。新型碳材料制备成本高,需要进一步探讨其放量制备的简易方法及分散工艺,以开发能够工业化生产的应用于负重轮的高强度和低生热NR基复合材料。     

精氨酸辅助制备白炭黑补强天然橡胶的研究

采用精氨酸辅助制备白炭黑(简称自制白炭黑),通过白炭黑分散液与天然胶乳混合和凝聚共沉,制备白炭黑/天然橡胶(NR)纳米复合材料,研究白炭黑对NR的补强效果。结果表明,与普通白炭黑相比,自制白炭黑具有较好的单分散性,在NR中分布更加均匀,分散程度更高;与普通白炭黑/NR纳米复合材料相比,自制白炭黑/NR纳米复合材料的硫化速率加快,强度性能明显提高,拉伸强度增大13. 6%,撕裂强度增大8. 8%。     

TESPT改性纳米SiO_2原位补强NR的研究

控制制备工艺条件,Na2SiO3·9H2O与HCl在助剂作用下,先制备出改性的纳米SiO2乳液,再与天然胶乳共混共凝制备纳米SiO2/天然橡胶(NR)复合材料,采用红外光谱(IR)、高分辨透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和动态力学测试仪(DMA)等现代分析仪器研究不同用量的硅烷偶联剂双(γ-三乙氧基硅丙基-)四硫烷(TESPT)原位改性纳米SiO2对纳米SiO2/NR复合材料力学性能及其结构的影响。结果表明,TESPT的水解羟基与纳米SiO2粒子表面羟基发生化学反应,其最佳用量为纳米SiO2质量的15%,制备的纳米SiO2/NR复合材料具有优异的力学性能。     

硅烷偶联剂对纳米SiO2／NR复合材料结构与性能的影响

用硅酸钠制备纳米SiO2乳液,用氯化铵控制粒径大小,然后与天然胶乳共混共沉制备出SiO2／NR复合材料。采用SEM对SiO2／NR复合材料断面进行分析,观察SiO2粒子大小和形态,并对其力学性能进行测试。结果表明,经过硅烷偶联剂处理的纳米SiO2在复合材料中分散均匀,力争性能较好。     

不同制备方法对纳米SiO2/NR复合材料力学性能的影响

本文研究了不同制备方法对纳米SiO2/NR复合材料力学性能的影响,结果表明:乳液共凝法制备的纳米SiO2/NR复合材料的力学性能优于机械共混法制备的纳米SiO2/NR复合材料力学性能.而先用硅酸钠和乙酸乙酯等制备纳米SiO2乳液,再与天然胶乳共凝的方法比用市售纳米SiO2与天然胶乳共凝的方法,纳米SiO2/NR复合材料...     

沉淀二氧化硅与凹凸棒土共混增强天然橡胶力学性能

二氧化硅可以作为制备绿色轮胎的填料,但其表面有大量的极性基团,粒子之间容易聚集从而影响性能。凹凸棒土作为一种天然材料,主要成分是二氧化硅,具有特殊的纤维棒状结构。文章利用湿法球磨分散二氧化硅,之后将不同量的二氧化硅分散液与凹凸棒土共混得到共混液,之后与天然胶乳(NR)通过乳液共混等步骤得到复合材料(Silica-attapulgite/NR)。结果表明,当凹凸棒土与二氧化硅的质量比为1︰1时,Silica-attapulgite/NR的拉伸强度最大,为29.6 MPa,比单独的研磨二氧化硅制备的复合材料(Silica/NR)提高了5.71%,300%和100%定伸应力分别提高25.10%和11.93%。因此,由于凹凸棒土的特殊结构和性质,能够代替一部分二氧化硅填充到天然胶乳中,节约成本的同时提高材料性能。     

射流胶乳混合法天然橡胶复合材料的制备及性能研究

用射流胶乳混合法制备天然橡胶(NR)复合材料,并对复合材料性能进行研究。先用超声空化作用将炭黑团聚体破碎、切割、分散在水中制得炭黑悬浮液,然后在高速射流场中将炭黑微观分散到天然胶乳中制成NR复合材料。结果表明:与传统干法混炼工艺相比,射流胶乳混合工艺可以使炭黑更均匀地分散到NR基体中;射流胶乳混合工艺制备的复合材料硫化时间缩短,硫化程度增大,撕裂强度提高78%,回弹值提高20%,DIN磨耗量减小33%。     

甲壳素纳米晶须对天然橡胶复合材料力学性能的影响

采用盐酸水解甲壳素(Chitin)制备甲壳素纳米晶须(Ch W),将其与环氧化天然胶乳混合处理然后凝聚共沉,得到甲壳素纳米晶须-环氧化天然橡胶混合物(Ch W-ENR),干燥待用。采用开炼机将Ch W-ENR与天然橡胶(NR)共混,制备了天然橡胶/甲壳素晶须(NR/ENR/Ch W)复合材料。研究了NR/ENR/Ch W复合材料的硫化特性与力学性能,重点进行了纵向力学性能与横向力学性能的对比。结果表明Ch W的加入有促进硫化的作用;流变仪的扭矩也随之增加,表明其力学性能增加。开炼机的双辊挤压能够促使Ch W在天然橡胶中发生取向,形成定向排列,促使复合材料的纵向力学性能优于横向力学性能。     

热重分析法测定乳液共沉法天然橡胶复合材料的组分含量

通过乳液共沉法制备了天然橡胶(NR)/白炭黑、NR/木粉和NR/木粉/白炭黑3种复合材料。采用热重(TG)分析法分别研究各组分及其复合材料的热质量变化过程,并根据单一组分在特定温度下的质量损失,基于残余物含量一定的方法计算出3种NR复合材料中各组分的实际含量。结果表明,复合材料各组分实际含量与其理论含量有一定偏差,证实乳液共沉工艺会造成复合材料中组分质量损失,在使用乳液共沉工艺制备复合材料时需注意调控工艺条件和原材料配比。通过TG分析仪结合理论计算方式测定用乳液共沉法制备的NR复合材料的组分含量具有很好的可操作性,可为乳液共沉工艺研究提供参考。     

纳米SiO_2/NR复合材料老化性能的研究

本文研究了纳米SiO2/NR复合材料制备方法。硅烷偶联剂Si69用量和纳米SiO2用量对纳米SiO2NR复合材料力学性能和老化性能的影响。结果表明,乳液共凝法制备的纳米SiO2NR复合材料力学性能和耐老化性能优于机械共混法制备的纳米SiO2NR复合材料力学性能和耐老化性能。加入Si69后,纳米SiO2NR复合材料力学性能和耐老化性能得到改善。在天然橡胶中加入纳米SiO2,改善了天然橡胶的力学性能和耐老化性能。     

一种制备天然橡胶/炭黑-纳米二氧化硅混炼胶的湿炼法

由华南理工大学申请的专利（公开号CN102816350A,公开日期2012-12—12）“一种制备天然橡胶／炭黑一纳米二氧化硅混炼胶的湿炼法”,采用炭黑分散体与硅溶胶水溶液混合制备炭黑一硅溶胶分散体,用其与天然胶乳混合构成湿炼体系,利用硅溶胶受热发生缩合反应生成的性质,对湿炼体系加热,     

纳米SiO2/NR复合材料制备工艺的研究

采用乳液共混法,研究了纳米SiO2/NR复合材料的制备工艺以及复合材料的力学性能.结果表明,纳米SiO2改性剂(硅烷偶联剂TESPT)用量为10%,搅拌时间为60min,天然胶乳浓度为20%,纳米SiO2用量为20～30份,可制备出力学性能较好的纳米Si02/NR复合材料.     

就地反应法制备天然橡胶/二氧化硅复合材料

在天然胶乳与Na2SiO3水溶液的混合体系中滴加盐酸,就地生成SiO2粒子,并与天然橡胶(NR)同时发生凝聚共沉,获得了NR/SiO2透明复合材料。用扫描电子显微镜和分光光度计分析了材料的结构,测定了硫化胶的力学性能。结果表明,SiO2的粒径随混合体系中Na2SiO3投料量的提高而增大,并均匀分布于NR基体中;当复合材料中SiO2用量为25～54份时,SiO2的粒径为100～200nm;在SiO2用量适宜的条件下,复合材料硫化胶具有良好的力学性能;硫化胶片具有一定的透明性,在波长为600～800nm时,其透光率为50%～72%。     

淤浆共混法制备碳纳米管/天然橡胶复合材料及其性能的研究

采用淤浆共混法制备碳纳米管(CNTs)/天然橡胶(NR)复合材料,并对其性能进行研究。结果表明,与机械共混法和胶乳共混法相比,淤浆共混法可以使CNTs良好地分散于NR基体中,所制备的CNTs/NR复合材料导热性能均匀,拉伸强度和撕裂强度提高。     

研磨碳纳米管/天然橡胶湿法混炼共沉胶的性能研究

本文通过制备不同研磨遍数的碳纳米管(CNTs)与天然橡胶(NR)湿法混炼共沉胶,分析共沉胶物理机械性能、硫化性能和动态力学性能。结果表明:在湿法混炼共沉胶中,随着填料中碳纳米管研磨遍数的增大,胶料的焦烧时间以及正硫化时间逐渐缩短,力学性能更佳。动态力学性能分析显示,研磨后的碳纳米管在湿法混炼天然胶中的分散更好。     

P(SBR/NR/HAF)并用胶的性能

在SBR胶乳／NR胶乳共混的基础上，采用凝聚共沉法制备高耐磨炭黑（HAF）填充型粉末丁苯橡胶／天然橡胶并用胶[P(SBR/NR/HAF)]。研究了SBR／NR并用比、制备工艺等对P（SBR／NR／HAF）并用胶的混沌流变性能和物理机械性能的影响，并与块状SBR／NR／HAF并用胶进行了比较。研究表明，与SBR／NR／HAF相比，P（SBR／NR／HAF）的表观剪切粘度在SBR用量小于50份时对混炼时间的依赖性较低，而在SBR用量大于50份后对混炼时间具有更高的依赖性；P（SBR／NR／HAF)硫化胶 拉伸强度在整个并用范围内对SBR／NR并和比不敏感；采用胶乳预混合的工艺制备的P（SBR／NR／HAF）具有较好的物理机械性能。