纳米填料的改性及其在橡胶中的分散研究进展_邹梦娇

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1、第４期邹梦娇等．纳米填料的改性及其在橡胶中的分散研究进展２４７纳米填料的改性及其在橡胶中的分散研究进展邹梦娇，陈福林，岑兰，周彦豪（广东工业大学材料与能源学院，广东广州５１０００６）摘要：论述纳米填料的改性及其在橡胶中的分散研究进展。填料的分散程度受橡胶品种、填料性质及其预处理效果、某些添加剂的品种和用量以及胶料加工方法和工艺条件等因素的影响。在橡胶中用量较大的纳米填料粒径小、比表面积大、表面能高、粒子间易团聚，需进行表面改性（如活化、接枝）以及预分散处理（如在填料制造过程中加入表面活性剂、制备母炼胶等）等以提高填料分散

2、性，改善填料对橡胶的补强效果。其中多功能聚合物型填料分散剂具有使用方便、适应范围广的优点，具有广阔的应用前景。关键词：橡胶；纳米填料；改性；分散中图分类号：ＴＱ３３０．３８＋１／＋３文献标志码：Ｂ文章编号：１０００－８９０Ｘ（２０１２）０４－０２４７－０９橡胶制品是一种生胶和多种配合剂经过混Ｔ－ＳＳＢＲ复合材料的Ｐａｙｎｅ效应较小，硬度、内摩炼、硫化成型后制得的非均质复合材料，配合剂参擦和永久变形较低，拉伸强度、拉断伸长率、撕裂与了复杂的物理分散过程和化学反应。配合剂在强度和弹性较高，而且硫化胶的抗湿滑性较好，滚橡胶中的

3、分散状态是决定胶料和硫化胶性能的基动阻力较低。这是由于Ｔ－ＳＳＢＲ的ＴＢＣＳｉ端基本因素；当配合剂在橡胶中分散不好时，会引起胶吸附炭黑，提高了炭黑的分散性，增强了填料－橡料加工性能和硫化胶物理性能波动等问题。当炭胶之间的相互作用。对于填充白炭黑的轻度环氧黑和白炭黑等纳米填料用量较大时，其在橡胶中化顺丁橡胶（ＥＢＲ）与顺丁橡胶（ＢＲ）的并用胶，其的分散状态对胶料加工性能和硫化胶各项性能的结合橡胶的含量随着ＥＢＲ用量的增大线性增大，影响尤为明显。与加入偶联剂双（三乙氧基丙基硅烷）四硫化物填料的分散程度受橡胶品种、填料性质及其

4、（ＴＥＳＰＴ）的填充白炭黑的ＢＲ胶料相比，由于并预处理效果、某些添加剂的品种和用量以及胶料用胶中极性环氧基团使聚合物－填料之间的相互加工方法和工艺条件等因素的影响。作用增强，并用胶中的Ｐａｙｎｅ效应变小，低温时的［２］内磨耗损失变大。［３］１橡胶基体ＶｅｒｇｅＰｉｅｒｒｅ等采用熔融混合法研究了碳橡胶性质对填料分散性的影响首先体现在橡纳米管（ＣＮＴ）在丁腈橡胶（ＮＢＲ）中的分散状态，胶分子链的极性方面。因为极性橡胶大分子的极发现ＮＢＲ中的丙烯腈（ＣＡＮ）单元在热或者剪切性基团能够与填料的极性基团产生强烈作用，减力作用下产生

5、自由基，ＮＢＲ分子链通过自由基在少填料粒子团聚，导致填料网络结构难以形成或ＣＮＴ表面产生接枝反应，且接枝率随ＣＡＮ含量形成范围较小，从而使填料在橡胶中容易分散，增的增大而增大，ＮＢＲ中ＣＡＮ单元含量越高，强填料对橡胶的补强效果。ＣＮＴ的分散效果越好。Ｌ．Ｗａｎｇ等［１］研究了溶聚丁苯橡胶（ＳＳＢＲ）［４］Ｙ．Ｒ．Ｌｉａｎｇ等研究了ＮＢＲ／粘土纳米复合和大分子链末端有叔丁基二苯基氯硅烷（ＴＢＣＳｉ）材料中纳米填料的分散，结果表明，纳米填料的分的溶聚丁苯橡胶（Ｔ－ＳＳＢＲ）的炭黑填充复合材料散效果由橡胶极性、粘土结构以及它们

6、之间的相的综合性能，结果发现，与ＳＳＢＲ复合材料相比，互作用决定。ＮＢＲ中的ＣＮ与粘土中的ＯＨ之间的强氢键作用，使得粘土在橡胶基作者简介：邹梦娇（１９８７—），女，湖南衡阳人，广东工业大学在读硕士研究生，主要从事高分子复合材料的研究。体中均匀分散，从而改善了ＮＢＲ的物理性能，且２４８橡胶工业２０１２年第５９卷ＣＮ含量越高，有机粘土分散越均匀，ＮＢＲ物分散性有关。在填料品种确定的情况下，填料的理性能改善越明显。用量及其在橡胶中的分散性成为主要影响因素。橡胶性质对填料分散性的影响还体现在混炼一般情况下，填料的粒径

7、小、结构度低、用量大，其条件下胶料粘度方面。如果胶料处于最佳粘度状在橡胶中的分散性就差。通过对填料进行表面改［５］态，则填料混合和分散容易，且耗时少，能耗小。性（如活化、接枝）以及预分散处理（如在填料制造最佳粘度范围不仅取决于填料种类、炼胶机技术过程中加入表面活性剂、制备母炼胶等），不仅能参数和胶料温度，也与橡胶品种密切相关。例如，够改善填料分散性，而且能够提高混炼效率，简化天然橡胶（ＮＲ）加工性能优异，填料在ＮＲ中易分混炼操作工艺。散。这是由于ＮＲ相对分子质量分布较宽，其低２．１炭黑相对分子质量部分可以起到内润滑的作用

8、，从而炭黑作为补强剂被广泛用于改善橡胶的物理提供较好的流动性、可塑性及加工性，具体表现为性能。炭黑的微观结构、粒子形态和表面性能极混炼速率快、收缩率小、挤出膨胀率小；而高相对其特殊，基本粒子为层状石墨微晶结构，表面含有分子质量部分不仅有利于提高机械强度和耐磨性羧基、酚基、酸酐基、内酯基、吡喃酮基、羰基、醌基［８］能等