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。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

改性芳纶纤维/天然橡胶复合材料的制备及性能表征

采用傅里德-克拉夫茨反应原理在芳纶纤维表面接枝环氧氯丙烷,用偶联剂二次改性,研究表面接枝对芳纶纤维结构与性能的影响,并测试了改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶的力学性能。结果表明:改性后芳纶纤维表面的含氧量增加,偶联剂成功引入到芳纶表面,明显增加了芳纶的表面粗糙度和表面活性,降低了芳纶纤维的结晶度,但是对芳纶纤维晶体结构的影响不大,接枝环氧氯丙烷-偶联剂改性的芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料相比于未改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料力学性能有明显提高,橡胶加工流变性能分析表明芳纶纤维接枝环氧氯丙烷-偶联剂二次改性增大了复合材料的储能模量和损耗模量,减小了损耗因子从而改善了芳纶纤维与橡胶基体的界面结合强度。     

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%。     

再生甲壳素/氧化淀粉双功能填料/天然橡胶复合材料的性能研究

以制得的再生甲壳素/氧化淀粉双功能填料为填料,采用乳液共混法制备了甲壳素/淀粉/橡胶复合材料。研究了双功能填料和复合材料的结构、力学性能和抗菌性能。研究结果表明,再生甲壳素改性氧化淀粉后,增强了氧化淀粉与天然橡胶的相互作用,提高了天然橡胶的力学强度,同时赋予了天然橡胶一定的抗菌性能,在双功能填料用量为10%(wt,质量分数),双功能填料对天然橡胶的补强效果良好,制得的甲壳素/淀粉/橡胶复合材料的300%定拉伸力达到2.3MPa,拉伸强度达到7.0MPa,断裂伸长率为1600%,对大肠杆菌和金黄葡萄球菌具有一定的抑菌性。     

表面改性对螺旋碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能的影响

螺旋碳纳米管(HCNTs)由于其独特的三维螺旋形态及碳纳米管结构可望在新型功能和高强度复合材料领域发挥重要作用。文中研究了不同方式的HCNTs表面改性对环氧树脂复合材料力学性能的影响,并进一步分析了其强韧化机理。研究表明,通过γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)或聚乙烯亚胺(PEI)对HCNTs进行表面改性后与环氧树脂(EP)共混,能够显著提高复合材料的力学性能。KH560改性的HCNTs/EP复合材料冲击强度和拉伸强度分别提高了118. 4%与54. 1%; PEI改性的HCNTs/EP复合材料冲击强度和拉伸强度分别提高了101. 3%与70. 0%。分析认为,表面改性能够改善HCNTs与环氧树脂之间的界面相互作用,有利于两者之间的应力传递,从而使其力学性能得到进一步提高。     

芳纶纤维表面改性及其对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响

以原位乳液聚合方法合成水性聚氨酯预聚体（WPUP）包覆纳米ZnO粒子（ZnO@WPUP）,将KOH预处理后的芳纶纤维浸渍在改性ZnO乳液中进行二次处理,进一步与天然橡胶硫化,得到ZnO@WPUP改性芳纶/橡胶复合材料,并通过FTIR、SEM和H抽出实验等测试分析ZnO@WPUP对芳纶/橡胶复合材料黏合性能的影响。结果表明：WPUP能有效提高ZnO分散性,随着WPUP含量增加,ZnO@WPUP在芳纶纤维表面分散更加均匀,纤维表面粗糙度增大,改善了芳纶纤维表面橡胶的黏附量,从而大幅度提高芳纶/橡胶复合材料的黏结强度。     

碳纳米管/天然橡胶复合材料的制备及性能

对碳纳米管/天然橡胶复合材料的制备工艺和材料性能进行了研究。碳纳米管与天然橡胶复合后,橡胶DSC曲线中结晶熔融峰变小,硫化返原现象减轻,焦烧时间略有缩短。经过分散-粘合体系处理,碳纳米管在橡胶中的分散程度及界面粘合状况改善,复合材料的整体力学性能提高,与炭黑增强样品相比,碳纳米管复合材料在回弹及动态压缩性能方面占有优势,动态模量和玻璃化转变温度高,热降解稳定性较好。      

石墨烯硅橡胶复合材料的性能研究

本文采用复配的石墨烯、碳纳米管和氧化铝为导热填料制备了具有导热功能的有机硅复合材料。研究了石墨烯、碳纳米管和氧化铝的复配比例对复合材料体积电阻率、导热系数、拉伸强度等性能的影响;同时,以Gr-C-4#样品为基础配方,采用硅烷偶联剂Si-G-1分别对石墨烯、碳纳米管及氧化铝进行改性,并用改性后的填料配制石墨烯硅橡胶复合材料Gr-C-Si-1#,对比样品Gr-C-4^#与Gr-C-Si-1^#的性能差异,分析了改性复配填料对复合材料性能的影响。采用石墨烯硅橡胶复合材料对电缆终端进行了封装,对封装好的电缆终端开展了100、150、200A电流下的温升实验,未出现局部过热,并测定水浸泡前后的电缆终端电阻,封装后的电缆终端电阻未出现明显上升,实验结果表明本材料可以在电缆终端或中间连接处进行灌封,可对封铅连接处的良好的保护作用,工程应用意义重大。     

基于径向基函数神经网络优化制备复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料及其补强-阻燃性能

以钠基蒙脱土作为研究对象,以十六烷基三甲基溴化铵与去离子水的混合液、硅烷偶联剂KH550与无水乙醇的混合液作为改性剂,制备复合改性钠基蒙脱土,并将复合改性钠基蒙脱土代替部分炭黑,与促进剂、硫磺、ZnO、硬脂酸、橡胶进行复合,制备复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料。利用径向基函数（RBF）神经网络模型优化复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料的制备工艺参数,并且对复合改性钠基蒙脱土和复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料进行表征与测试。结果表明,当扩展系数为0.50~0.65时,所建立复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料力学性能和阻燃性能的RBF神经网络模型具有最佳的逼近效果。当去离子水用量为1 074 g、十六烷基三甲基溴化铵用量为13.7 g、无水乙醇用量为14.8 g、硅烷偶联剂KH550用量为0.32 g、搅拌速度为2 890 r/min时,复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料具有良好的力学性能和补强性能,即拉伸强度19.1 MPa、撕裂强度43.5 kN/m和极限氧指数32.83%。      

碳纳米管/天然橡胶复合材料的红外光谱和DSC分析

将催化裂解法制得的碳纳米管进行氢氟酸和混酸处理后，碳纳米管的纯度和团聚程度增大，热处理后碳纳米管的聚集情况略有改善。碳纳米管表面官能团与橡胶分子间可以形成氢键，并对天然橡胶的分子运动产生影响，随着碳纳米管的进一步处理，混炼胶的Tg有所升高，DSC曲线中的结晶熔融峰面积减小，热处理后碳纳米管填充胶料的Tg略有下降，结晶熔融峰面积增大。氢氟酸处理碳纳米管填充天然橡胶材料的力学性能较好。     

不同维数填料对橡胶Payne效应的影响

在变外力作用下,填充橡胶的动态模量会随着应变的增加而急剧下降的现象称为Payne效应。研究填充橡胶的Payne效应可以保证橡胶制品在使用过程中的安全性和可靠性,同时获得具有良好力学性能的橡胶制品。文中通过胶乳-双辊连用法制备了炭黑/天然橡胶复合材料(RCB)、碳纳米管/天然橡胶复合材料(RCNT)和石墨烯/天然橡胶复合材料(RGE)。扫描电镜和透射电镜图像显示,该方法可以将填料均匀分散在橡胶基体中。Mooney-Rivlin曲线和动态力学性能测试显示RGE复合材料的Payne效应最强,RCB复合材料的Payne效应最弱。     

Styrene-butadiene rubber/halloysite nanotubes composites modified by epoxidized natural rubber

The reinforcement effects of halloysite nanotubes on styrene-butadiene rubber and the modification effect of epoxidized natural rubber on styrene-butadiene rubber/halloysite nanotubes composites were studied. The structure, morphology and properties of styrene-butadiene rubber/halloysite nanotubes composites before and after the incorporation of epoxidized natural rubber were investigated. The results indicated that epoxidized natural rubber can promote the dispersion and orientation of halloysite nanotubes in styrene-butadiene rubber matrix at nanoscale and strengthen interfacial combination between halloysite nanotubes and styrene-butadiene rubber by the formation of covalent bonds and hydrogen bonds between epoxidized natural rubber and halloysite nanotubes. Consequently epoxidized natural rubber can improve the mechanical properties of the vulcanizates of styrene-butadiene rubber/halloysite nanotubes composites. Besides epoxidized natural rubber can decrease the rolling resistance of the vulcanizates and increase the wet grip property of the vulcanizates.     

Attaining high electrical conductivity and toughness in PA6 by combined addition of MWCNT and rubber

Tough polyamide 6 (PA6)/multi-walled carbon nanotube (MWCNT) nanocomposites modified by a maleated styrene/ethylene–butylene/styrene (mSEBS) were obtained in the melt state. The resistance calculations showed that both the conductivity values and the percolation threshold was not consequence of the physical contact among the nanotubes, and a double percolation phenomenon was observed after rubber addition. The addition of rubber did not affect the dispersion of the nanotubes, but the presence of MWCNT decreased the rubber particle size due to an increase in viscosity. Besides a high electrical conductivity and an elastic modulus similar to that of the PA6, the joint presence of 5% in weight (wt.%) MWCNT and 20 wt.% mSEBS was able to provide both a large impact strength and clear ductile behaviour. The matrix yielding of the carbon nanotube-based nanocomposites was less extensive than in nanoclay-based composites. However, they were efficient enough to lead to a clear multi-functionality.     

CTAB-SCA改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料的增强-阻燃机制

以钠基蒙脱土（Na-M）为研究对象,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和硅烷偶联剂KH550（SCA）为改性剂,去离子水和无水乙醇为溶剂,制备CTAB-SCA改性Na-M,并作为橡胶填料。研究CTAB与去离子水质量比、SCA与无水乙醇质量比、炭黑与CTAB-SCA改性Na-M质量比对CTAB-SCA改性Na-M/橡胶复合材料力学性能和阻燃性能的影响。利用SEM、XRD和FTIR分别测试CTAB-SCA改性Na-M/橡胶复合材料微观形貌、矿物组成和组成结构。结果表明:炭黑与CTAB-SCA改性Na-M质量比为20∶30、CTAB与去离子水质量比为13.5∶1050、SCA与无水乙醇质量比为0.30∶15时制备的CTAB-SCA改性Na-M/橡胶复合材料具有良好的力学性能和阻燃性能,拉伸强度为18.9 MPa,撕裂强度为42.9 kNm-1,极限氧指数为31.51%。CTAB-去离子水混合液可以降低CTAB-SCA改性Na-M片层间的极性,提高其亲油性。SCA-无水乙醇混合液与CTAB-SCA改性Na-M表面的羟基发生化学作用,提高其分散性。CTAB-SCA改性Na-M/橡胶复合材料中炭黑是主要增强物质,CTAB-SCA改性Na-M是主要阻燃物质和辅助增强物质。      

导电炭黑填充硅橡胶的电阻温度系数

以炭黑(CB3100)为导电相,硅橡胶为基质制备导电复合材料。研究导电橡胶中炭黑质量分数对电阻温度系数的影响,并用填料对电阻温度系数的影响。以隧道效应理论为基础,给出了导电炭黑填充橡胶的电阻温度系数计算模型,结合实验得到温度对导电炭黑/硅橡胶电阻温度系数的影响主要体现在对其电阻率的影响;基体的体积热膨胀提高复合材料的电阻率,提高了正电阻温度系数;炭黑粒子间的隧道效应降低复合材料的电阻率,增强了负电阻温度系数;在炭黑/硅橡胶中加入少量碳纳米管,利用碳纳米管和炭黑的协同补强效应,使复合材料的导电性和稳定性提高。