离子液体改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

用离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭黑(SiO_2),制备改性白炭黑/天然橡胶(NR)复合材料。采用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜等方法分析了改性前后白炭黑的微观结构,研究了AMI对SiO_2/NR复合材料结构与性能的影响。结果表明,AMI改性白炭黑可明显提高白炭黑的分散性,减小白炭黑在橡胶基体中的实际分布粒径,提高白炭黑与橡胶基体的界面相互作用,增加橡胶复合材料的结合胶含量,提高复合材料的综合力学性能。当AMI用量为2 phr时,白炭黑在橡胶基体中的分散性最好,分布粒径最小,结合胶含量最高,综合力学性能最好。与未改性的SiO_2/NR复合材料相比,AMI-SiO_2/NR复合材料拉伸强度提高了18%,撕裂强度提高了41.4%,300%定伸应力提高了39.2%,100%定伸应力提高了25%。     

离子液体改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能EI北大核心CSCD

用离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭黑(SiO_2),制备改性白炭黑/天然橡胶(NR)复合材料。采用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜等方法分析了改性前后白炭黑的微观结构,研究了AMI对SiO_2/NR复合材料结构与性能的影响。结果表明,AMI改性白炭黑可明显提高白炭黑的分散性,减小白炭黑在橡胶基体中的实际分布粒径,提高白炭黑与橡胶基体的界面相互作用,增加橡胶复合材料的结合胶含量,提高复合材料的综合力学性能。当AMI用量为2 phr时,白炭黑在橡胶基体中的分散性最好,分布粒径最小,结合胶含量最高,综合力学性能最好。与未改性的SiO_2/NR复合材料相比,AMI-SiO_2/NR复合材料拉伸强度提高了18%,撕裂强度提高了41.4%,300%定伸应力提高了39.2%,100%定伸应力提高了25%。     

AlCl_3对芳纶纤维表面接枝改性效果及其橡胶复合物性能的影响

根据Friedel-Crafts反应机理,以氧化铝(AlCl_3)作为催化剂,使芳纶纤维(AF)表面与液体橡胶(LIR)的端羟基发生接枝反应,对接枝后的AF及芳纶增强天然橡胶(AF/NR)复合材料进行了SEM、DMA、力学性能等分析。结果表明:AlCl_3/LIR接枝体系处理后,复合材料的界面粘合性能和力学性能有明显提高,定伸应力提高了9.76%,撕裂强度提高了8.08%;随着AlCl_3浓度的增大,300%定伸应力呈逐渐增大的趋势,当浓度为2%时,300%定伸应力达到最大值5.66MPa,DMA结果显示:浓度为2%的AlCl_3处理过的AF较未经AlCl_3处理过的AF对应的AF/NR复合材料的储能模量最大值提高了25.4%,损耗模量峰值提高了14.7%,损耗因子峰值降低了10.0%。     

芳纶纤维表面处理及其增强天然橡胶复合材料的研究

通过对芳纶纤维(AF)进行预处理达到改善纤维与橡胶的界面粘接状况。首先采用磷酸(H3PO4)对纤维进行刻蚀,然后再用多巴胺(DOPA)在纤维表面涂覆,并在此基础上对纤维进行接枝改性,制备芳纶纤维增强天然橡胶(NR)的复合材料(AF/NR复合材料)。红外光谱、扫描电子显微镜检测表明不同的处理方法均改善了纤维和复合材料的界面粘接。力学性能测试显示经硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)二次改性后的AF/NR复合材料的综合性能最好,100%定伸应力和撕裂强度达到最大值,分别为4.93MPa和95.94kN/m,与纯AF复合材料相比,分别提高了26.4%和13.9%。     

沥青基短切碳纤维表面改性及与纳米填料并用对天然橡胶力学性能的影响

对硝酸(HNO3)改性沥青基短切碳纤维(PCF)及与炭黑(CB)、白炭黑(Silica)协同填充天然橡胶(NR)进行了研究,考察表面改性及并用对PCF表面形貌、石墨化程度和NR力学性能的影响,分析填料与基体的界面相互作用机制。结果表明,HNO3改性后,PCF的表面粗糙度和O/C比显著增加,而石墨化程度有所降低。PCF单独填充NR时不具有增强作用,而与CB或Silica协同填充NR的拉伸强度显著提高,由3MPa分别提高到18.6MPa和23.7MPa;改性后则可达到24.5MPa和24.7MPa。与CB/NR硫化胶相比,PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度略有降低,但改性PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度则提高了25.6%;与Silica/NR硫化胶相比,添加改性前后的碳纤维均使PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度小幅降低。结合不同增强体系的拉伸强度、50%定伸应力和断面形貌SEM照片可以推断出,PCF单独填充NR时,改性前后均与基体的界面粘合较差;对PCF-CB增强体系来说,界面相互作用的提高主要以吸附理论为主,改性后则以机械互锁和吸附理论共同作用为主;对PCF-Silica增强体系,改性前后均以氢键作用为主。     

PA66短纤维/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

尼龙66(PA66)短纤维具有质轻、强度高、耐热性强等优良性能,是橡胶复合材料中常用的增强材料。为改善纤维和橡胶的界面粘结,首先采用高效环保的紫外光辐照纤维表面,在此基础上接枝端羧基液体橡胶进行改性,制备了PA66短纤维/天然橡胶复合材料,考察了紫外光辐照时间对纤维及复合材料性能的影响。结果表明,紫外光辐照PA66短纤维表面4min,浸渍2g液体橡胶后,PA66短纤维/天然橡胶复合材料的100%定伸应力提高了11.3%,300%定伸应力提高了9.23%,PA66短纤维与天然橡胶复合材料的界面粘结效果得到明显改善。     

超支化聚酯对大麻纤维/天然橡胶复合材料性能的影响

采用超支化聚酯多元醇(Boltorn~(TM) P500)改善大麻纤维/天然橡胶(HF/NR)复合材料的界面结合,提高复合材料的力学性能。研究了P500对HF/NR复合材料力学性能的影响,并对P500在复合材料中的作用机制进行了探究。通过碱(NaOH)处理增加HF表面羟基(-OH)含量,进一步说明P500与HF之间的作用机制。力学性能测试结果表明,加入P500后HF/NR复合材料的力学性能提高明显。复合材料的拉伸强度从20.2 MPa提高至21.58 MPa,100%定伸应力从1.83 MPa增加至2.67 MPa,同时材料的断裂伸长率和撕裂强度也有不同程度的提高。扫描电镜、动态力学性能及橡胶加工分析发现,加入P500后复合材料中HF与NR之间的结合更加紧密。     

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℃。     

不同改性白炭黑增强天然橡胶复合材料的性能研究

采用不同硅烷偶联剂(Si69、KH560和NXT)对白炭黑进行改性处理来提高SiO_2/天然橡胶(SiO_2/NR)复合材料的性能。通过力学性能、结合胶含量、硫化性能和扫描电镜检测来分析不同改性白炭黑填充复合材料的影响。结果表明:白炭黑的改性处理改善了复合材料的强度、定伸应力等性能,提高了复合材料的结合胶含量;缩短了复合材料的硫化时间,降低了最小转矩,使混炼胶的流动性提高,减轻了填料网络结构;偶联剂的加入改善白炭黑与橡胶的相容性,使白炭黑分散均匀,从而提高了复合材料的性能。     

偶联剂Si747原位改性单分散SiO_2/天然橡胶复合材料的结构与性能

采用偶联剂Si747在液相体系中分别对自制单分散白炭黑(SiO_2)和市售沉淀法白炭黑(SiO_2)表面进行改性,利用乳液共混技术制备SiO_2/天然橡胶(NR)复合材料。利用橡胶加工分析仪、DMA、SEM等测试手段对偶联剂Si747改性SiO_2/NR复合材料的结构和性能进行表征。结果表明,在硫化特性方面,与未改性SiO_2相比,偶联剂Si747改性SiO_2/NR复合材料的焦烧时间和工艺正硫化时间均缩短,促进了橡胶的硫化过程,其中改性前后单分散SiO_2/NR硫化胶的焦烧时间和工艺正硫化时间均比沉淀法SiO_2/NR硫化胶长;与未改性单分散SiO_2/NR硫化胶相比,改性单分散SiO_2/NR硫化胶的拉伸强度提高了17.4%,回弹性和耐磨性分别提高了9.5%和32.6%,压缩生热降低了24.3%;与改性沉淀法SiO_2/NR硫化胶相比,改性单分散SiO_2/NR硫化胶的Payne效应最低,填料的分散性更高,填料网络结构更弱;改性单分散SiO_2/NR硫化胶抗湿滑性略低于改性沉淀法SiO_2/NR硫化胶,但滚动阻力更低,更节省能源。     

动态固化环氧树脂对芳纶/天然橡胶复合材料界面的改性

在经磷酸(PA)处理的芳纶(AF)表面上涂覆环氧树脂(EP)和固化剂(2E4MZ),用极性端基液体橡胶(LIR)作为EP与天然橡胶(NR)的相容剂,改善AF与NR的界面,并用母炼胶法制备了AF/NR复合材料。通过与NR和单一用磷酸处理AF的复合材料的性能对比发现,AF经过EP和2E4MZ改性后,AF/NR复合材料的硫化速度和交联程度均提高;拉伸强度、撕裂强度和300%定伸应力都显著增强,且当m(EP)/m(AF)为7/100时最佳。动态力学性能测试(DMA)结果表明,EP/2E4MZ处理AF的天然胶具有更高的储能模量和损耗模量;扫描电镜(SEM)分析表明,AF/NR的拉伸断面粗糙,EP和2E4MZ能改善AF与NR的界面粘接。     

接枝改性对芳纶纤维增强天然橡胶复合材料性能的影响

采用氢氧化钾溶液对芳纶纤维(AF)表面进行处理,在此基础之上用环氧树脂/端羟基液体聚异戊二烯橡胶(EP/LIR)的甲苯溶液接枝纤维,将处理后的纤维、端羟基液体聚异戊二烯橡胶以及天然橡胶制成母炼胶,制备芳纶纤维增强天然橡胶复合材料。考察了纤维接枝的改性效果,以及KOH浓度、EP含量对复合材料力学性能的影响。红外光谱、扫描电镜、X射线能谱检测表明芳纶纤维接枝改性改善了纤维表面与复合物基体间的界面粘接,力学性能显示当KOH溶液的浓度为0.1%,EP含量为m(EP)/m(AF)=16.7/100时300%定伸应力和撕裂强度均有最优值。动态力学分析结果表明EP的加入会增大复合材料的储能模量和损耗模量,降低损耗因子峰值,从而提高了纤维与橡胶基体的界面粘合。     

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。     

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%。     

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%。      

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%。     

四针状氧化锌晶须/天然橡胶抗菌医用复合材料的制备

将硬脂酸钠改性四针状氧化锌晶须(Sodium stearate-T-ZnOw)超声分散液引入天然胶乳(NRL)基体中,制备了绿色环保的Sodium stearate-T-ZnOw/橡胶(NR)抗菌医用复合材料。系统研究了Sodium stearate-T-ZnOw/NR复合材料的综合力学性能、抗菌性能和热稳定性能。结果表明:当Sodium stearate-T-ZnOw含量达3wt%时,Sodium sterate-T-ZnOw/NR复合材料的综合力学性能,相比纯胶,邵尔A硬度,300%定伸应力,拉伸强度,撕裂强度,断裂伸长率,提高了8.6%、25.4%、20.3%、25.6%、6.4%。此时,复合材料的热稳定性能也达到了最大值,相比纯胶,复合材料的起始热降解温度(T₀)和终止热降解温度(T_f)分别比纯胶的T₀和T_f提高了21.2℃和5.9℃。当Sodiumstearate-T-ZnOw含量超过3wt%时,其能在天然胶乳中充分发挥抑制大肠杆菌、金葡萄球菌、鲍曼不动杆菌、表皮葡萄球菌生长的能力,它可以进入细菌细胞,导致细胞壁被破坏,细胞内成分泄漏,细胞死亡。      

锦纶纤维的络合改性及锦纶/天然橡胶复合材料性能的研究

采用氯化钙-甲醇溶液对锦纶66纤维进行络合改性,再用环氧树脂/固化剂深入改性,将处理后的纤维、端羟基液体聚异戊二烯橡胶以及天然橡胶制成母炼胶,制备锦纶纤维增强天然橡胶复合材料。考察了纤维的改性效果,和氯化钙浓度对复合材料静态力学性能以及动态力学性能的影响。SEM、XRD检测表明氯化钙-甲醇溶液对锦纶纤维的络合改性效果明显,从而改善了纤维表面与复合物基体间的界面粘接。力学性能显示当氯化钙溶液的浓度分别为2wt%和4wt%时,300%定伸应力和撕裂强度(纵向)各有最优值。DMA结果表明锦纶纤维经过改性后会增大复合材料的储能模量和损耗模量,减小损耗因子峰值,从而提高了纤维与橡胶基体的界面粘合。     

芳纶纤维的络合/涂覆固化复合改性及其天然硫化胶性能的研究

采用氯化钙(CaCl2)水溶液络合/环氧树脂(EP)体系,对芳纶纤维(AF)进行表面处理,进行力学性能测试,分析复合处理对纤维/天然橡胶(NR)复合物力学性能的影响,结果表明:当添加EP/AF=3%(质量分数,下同)时改性效果最佳,AF/NR复合材料的拉伸强度、300%定伸应力和撕裂强度与单用CaCl2处理的相比,分别提高了9.21%、18.41%和14.98%;并且使用DMA,XRD及SEM分析复合处理对复合物界面粘合的影响。     

丁苯橡胶/高岭土复合材料的性能及补强机理

将经过有机改性的高岭土填充到丁苯橡胶(SBR)基体中,利用熔融共混法制备了一系列SBR/高岭土复合材料,对填充SBR复合材料的硫化性能、力学性能和微观结构进行了表征分析。结果显示,改性高岭土填料可以明显改善SBR复合材料的硫化加工性能和力学性能,其中M-6改性剂(巯基硅烷偶联剂)的改性效果最好。随着高岭土粒度的降低,SBR复合材料的焦烧时间(t10)和正硫化时间(t90)逐渐缩短,拉伸强度和定伸模量不断提高;随着高岭土填充份数的增加,SBR复合材料的t10和t90逐渐降低,力学性能不断改善,当填充份数为80 phr时,t10和t90达到最小值,而拉伸强度达到19.62 MPa,撕裂强度达到40.63 kN/m,300%定伸应力达到6.73 MPa,相对纯SBR分别增大了11.70倍、3.79倍和6.73倍。通过对丁苯橡胶/高岭土复合材料微观结构的表征分析,高岭土以片状结构均匀分散在橡胶基体中,初步解释了高岭土填料对丁苯橡胶的补强机理。