NBR纳米复合材料力学性能与微观结构的研究.pdf

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1、研究·开发弹性体C，H20IN13A—06—E2L5A，2s3T(30)M：2E0R~IC2S3预膨胀法制备有机粘土／NBR纳米复合材料力学性能与微观结构的研究*段学召，梁玉蓉一，王林艳，胡刚，杨汉祥(1．中北大学理学院，山西太原030051；2．太原工业学院，山西太原030008)摘要：采用预膨胀法制备有机粘_+．-／-r腈橡胶(NBR)纳米复合材料，研究了预膨胀剂丙烯酸不同用量和其在有机粘土中不同质量分数对复合材料的力学性能和微观结构的影响。结构表明，丙烯酸用量为lg有机粘_+-／4mL丙烯酸和其在有机粘土中的质量分

2、数为30时，所制备的有机粘d~／NBR纳米复合材料各方面性能达到最优。关键词：有机粘土；丙烯酸；预膨胀法；熔体法；纳米复合材料中图分类号：TQ333．7；TB383文献标识码：A文章编号：1005—3174(2013)03—0020—04纳米复合材料是当今材料科学研究热点领域(CTAB)：天津市福晨化学试剂厂提供；丙烯酸：之一，主要是因为纳米级的填料粒子可以赋予材天津市凯通化学试剂有限公司提供；无机粘土：浙料许多优异性能。有机粘土／橡胶纳米复合材料江丰虹粘土有限公司提供；其它配合剂均为市售。中，有机粘土以单片层形式存在于

3、橡胶基体中能1．2基本配方很大程度提高橡胶的综合性能。基本配方(质量份)：NBR100，氧化锌5，硬粘土／橡胶纳米复合材料的制备方法有溶液脂酸1，促进剂M1，促进剂DM0．5，硫磺2，无法[、熔体法[。]、乳液法[{]、预膨胀法[。等，预机粘土10。膨胀法是将溶液法的优点(易于产生剥离结构)与1．3主要仪器设备熔体法的优点(高剪切、无污染、对现代橡胶工业平板硫化机：JG-3oI2型，江都市金刚机械设备适应性强)有机结合起来。厂；开放式双辊炼胶机：JG-3OlO型，江都市金刚本工作采用预膨胀法与熔体法制备有机粘机械厂；电子

4、万能试验机：JG-4ooo型，江都市金土／丁腈橡胶(NBR)纳米复合材料，研究了制备刚机械厂；X射线衍射仪：TD-3000型，丹东通达方法与预膨胀剂丙烯酸不同用量和其在有机粘土仪器有限公司；扫描电子显微镜：KYKY_EM38()()中不同质量分数对有机粘土／NBR纳米复合材料型，北京中科科仪技术发展有限责任公司。性能的影响。1．4试样的制备1实验部分14．1熔体法按(无机粘土)／(CTAB)一2．8／1的比例1．1主要原材料改性无机粘土，将NBR在双辊开炼机上混炼，加NBR：N26，丙烯腈质量分数为269／6，兰州石入有

5、机粘土和各种配合剂，在开炼机强烈的机械化公司合成橡胶厂提供；十六烷基三甲基溴化铵剪切力的作用下将其混合均匀。胶料在平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃×10MPa×t。。，得收稿日期：2012—12—26作者简介：段学召(1987一)，男，河北衡水人，在读硕士研究熔体法制备有机粘土／NBR纳米复合材料。生，主要研究方向为粘土／橡胶纳米复合材料的研究。14．2预膨胀法*基金项目：国家自然科学基金(51273142)**通讯联系人分别按无机粘土与丙烯酸配比为1g／1mL、第3期段学召，等．预膨胀法制备有机粘：[：／NBR纳米

6、复合材料力学性能与微观结构的研究·21·1g／3mL、1g／4mL这3种比例对有机粘土进行如图2所示，分别用无机粘土与丙烯酸配比预膨胀，将预膨胀有机粘土放置7O℃烘箱中干为1g／1mE、1g／3mL、1g／4mL，而丙烯酸在有燥，分别得到丙烯酸质量分数为20、30、4O机粘土中的质量分数为2O时，所制得的预膨胀的预膨胀有机粘土，纳米复合材料硫化方法同熔法纳米复合材料中按1g／4mL制备的纳米复合体法。材料出峰位置最为靠前，为1．56。，片层间距为1．5分析与测试5．65nm。而1g／1mL、1g／3mL制备的纳米复1．5

7、．1力学性能合材料出峰位置分别为1．0和1．6。；片层间距分纳米复合材料的力学性能分别按GB／别为5．51nm和4．64nm。这表明随着预膨胀剂T17200-2008进行测试。拉伸速率为500mm／丙烯酸的用量增加使有机粘土的片层得以增大，min，测试温度为(25±2)。C。更有利于橡胶大分子顺利插入。1．5．2微观结构表征无机粘土与丙烯酸配比为1g／4mL采用北京中科科仪技术发展有限公司生产的丙烯酸质量分数20％KYKY—EM3800型扫描电镜(SEM)对粘土在纳无机粘土与丙烯酸配比为1g／1mL，米复合材料中的分散状

8、态进行表征；采用丹东通两烯酸质量分数20％达仪器有限公司生产的TI~3000型X射线衍射暖无机粘土与丙烯酸配比为lg／3mL，丙烯酸质量分数20(XRD)仪测定纳米复合材中的有机粘土层间距。测试条件：工作电压为3OkV，工作电流为20mA，扫描范围为0．5。～1O。，扫描速率㈣为姗伽渤瑚㈣02468100．02(。)