丁腈橡胶聚氯乙烯改性蒙脱土纳米复合材料的制备、结构与性能

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1、一一．—．———．．———．．．．．．——．———j塑—翌三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一摘要本文研究了蒙脱土对丁腈橡胶(NBR)／聚氯乙烯(Pvc)／改性蒙脱-1-(OMMT)纳米复合材料性能的影响，同时研究了蒙脱土在二元组分中的作用机理，具有较高的理论价值。采用十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土进行了改性，并利用XRD和TGA对其进行了表征。采用乳液插层法制备了高蒙脱土含量的NBR胶乳／改性蒙脱土共沉胶，XRD、TEM测试结果表明蒙脱土在共沉胶中是以插层、剥离和聚集三种形态共存的。力学性能测试结果表明，与纯NBR硫化胶相比，

2、共沉胶硫化胶的定伸应力和硬度显著增大、断裂伸长率显著降低。采用了两种制备NBR／Pvc／0MMT纳米复合材料的方法，一种是乳液插层法，即先将NBR胶乳与改性蒙脱土共沉制成共沉胶，然后与NBR及PVC共混，另一种是直接插层法，即直接将改性蒙脱土与NBR及PVC共混，并将两种纳米复合材料的力学性能和热学性能进行了比较。研究了不同制备方法对纳米复合材料的力学性能、压缩永久变形、耐油性能、耐热老化性能和硫化特性的影响，并用DMA、TGA、XRD和TEM等测试方法对插层机理进行了表征。研究表明，聚合物分子插入改性蒙脱土片层问，两种纳米复合材料的力学性能和热学性

3、能比纯NBR／PVC共混物有较大提高，且乳液插层法制备的纳米复合材料的性能优于直接混炼法制备的纳米复合材料；乳液插层法在改性蒙脱土含量为6份时，各项性能最佳。探讨并提出了乳液插层法中二元聚合物的插层模型。该模型指出，胶乳共沉时，NBR分子首先插入改性蒙脱土片层间，使改性蒙脱土的层间距增大，在高温混炼过程中，由于混炼时的强剪切作用以及PVC与NBR之问的良好相容性，PVC分子也进入改性蒙脱土片层间，从而使改性蒙脱土的层间距进一步扩大。该模型说明了改性蒙脱土在二元组分中的作用机理，且能很好地解释本文中的实验现象，对聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料的研究和发

4、展具有实际的意义。关键词：纳米复合材料；蒙脱土：丁腈橡胶；聚氯乙烯；乳液插层法AbstractTheeffectsoforgano—modifiedmontmorilloniteonthepropertiesofbutadiene—acrylonitrilerubber(NBR)／polyvinylchloride(PVC)／organo—modifiedmontmorillonite(OMMT)nanocompositeswereinvestigated．ThemechanismofOMMTactingonthebinarypolymercompo

5、nentswasalsoinvestigated．Itisvaluablefortheresearchanddevelopmentofthenanocomposites．ThepristinemontmorillonitewasmodifiedbytrimethylhexadecylammoniumbromineandthencharacterizedbyX-raydiffraction(XRD)andthermogravimetricanalysis(TGA)．Theco—precipitationofNBRlatex／OMMTwithhighmo

6、ntmorillonitecontentswerepreparedbylatexintercalationmethod．TheresultsofXRDandTEMdemonstratedthatOMMTexistedintheco—precipitationrubberswiththemorphologyofintercalation，exfoliationandaggregation．Theresultsshowedthattheelongationatbreakoftheco—precipitationrubberssharplydecrease

7、d，butthehardness，tensilestrengthandmodulusat100％elongationincreasedrapidly．TwomethodsforpreparingNBR／PVC／OMMTnanocompositesweretaken．Onewaslatexintercalationmethod，whichwasimplementedbyfirstlyco-precipitatingOMMTandNBRlatex，andthenblendingtheco—precipitationrubberandNBRandPVC；t

8、heotheronewasdirectintercalationmethod，whichwascarried