橡胶蒙脱土纳米复合材料的结构与性能研究

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1、摘要摘要本课题采用实验室自制的有机蒙脱土，通过乳液插层法和溶液插层法制备了多种橡胶／蒙脱土纳米复合材料，并深入研究了纳米复合材料的制备工艺、微观结构和性能的关系。采用乳液插层法制备了SBR／OMMT纳米复合材料，并首次制备了SBR／NR／OMMT纳米复合材料。透射电镜(TEM)和x射线衍射(XRD)结果显示：橡胶大分子链插层到蒙脱土层间，蒙脱土片层均匀分布在橡胶基体中，制备的纳米复合材料是一种插层型纳米复合材料。研究了纳米复合材料的力学性能、热稳定性能、耐溶剂性能和动态力学性能等，并与其它填料制备的复合材

2、料的性能进行了比较。研究结果表明：在蒙脱土含量较低时，纳米复合材料的力学性能随蒙脱土含量的增加而增大；SBR／OMMT纳米复合材料在保持原有抗湿滑性能的同时具有更小的滚动阻力，SBR／OMMT纳米复合材料具有优异的动态力学性能。采用溶液插层法制备了BR／OMMT及BR／NR／OMMT纳米复合材料，TEM和XRD结果显示：制备的复合材料为插层型和剥离型共存的纳米复合材料。统计表明片层的平均厚度约为10rim，最大的聚集体的片层厚度达到40nm，推断有一小部分片层剥离成单晶层的形式，厚度为lnm。BR／OMM

3、T复合材料在蒙脱土含量仅为6份时，拉伸强度就有纯胶的1．4MPa增加到5．7MPa，是纯胶的4倍多；蒙脱土在小用量下可以提高SBR及BR纳米复合材料的耐磨耗性能，用量增加到一定值时，由于蒙脱土聚集体的形成而导致应力集中，对复合材料的磨耗性能产生负面影响；蒙脱土片层具有优异的阻隔性能，橡胶／蒙脱土纳米复合材料具有优异的热稳定性能和耐溶剂性能。关键词：蒙脱土，丁苯橡胶，顺丁橡胶，乳液插层法，溶液插层法青岛大学硕士学位论文ABSTRACTInthisresearch，severalrubber／OMMTnano

4、compositeshavebeenpreparedbyemulsionintercalationandsolutionintercalationmethod．Organicmontmorillonitewerepreparedinourlab．Thepreparationtechnologyandtherelationshipbetweenmicro‘structureandpropertyofnanocompositeshavebeenstudied．SBR／OMMTnanocompositeswer

5、epreparedbyemulsionintercalationmethod，andSBR／NR／OMMTnanocompositeswerepreparedfirstly．TheresultsofTEMandXRDshowedthattheOMMTlayerswereintercalatedintotherubberchains．Themechanicalproperties，thermalstability,oilresistanceanddynamicmechanicalanalysisofnano

6、compositeswerestudied，andacomparisonbetweennanocompositesandotherfillersreinforcedrubberwasmade．TheresultsshowedthatthemechanicalpropertiesofnanocompositesimprovedwiththeincreasedofOMMTcontentwhentheOMMTcontentislower．TheDMTAanalysisshowedthattheSBR／OMMTn

7、anocompositeshadagoodrollingresistance，thenanocompositeshadexcellentdynamicmechanic，alproperties．TheBR／OMMTandBR／NR／OMMTnanocompositeswerepreparedbysolutionintercalationmethod．TheresultsofTEMandXRDshowedthattheOMMTlayerswerehalf-exfoliatedintherubbermatri

8、x．Accordingtostatisticaldata，averagethicknessoflayerswas10nm，andthethicknessofthebiggestlayerswaslessthan40nm，onlyafewlayerswereexfoliatedinmonolayerwhosethicknesswasaboutlnm．WhentheOMMTcontentis6wt％，thetensilestren