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摘要：本文采用原位复配改性并预膨胀法制备有机改性粘土/NBR纳米复合材料，即将无机粘土的有机化改性与有机溶剂小分子预膨胀粘土片层的作用一步实现，简化制备生产工序，提高纳米复合材料的综合性能。通过改变有机溶剂小分子的种类以及其加入量找出最佳的配比方案。实验表明，当丙烯酸的含量为20%，无水乙醇为15%，正丁醇20%时，所制备的机改性粘土/NBR纳米复合材料分别有最佳的力学性能。通过与预膨胀法的比较，充分体现了原位复配改性并预膨胀法的可行性与优越性。
关键词：原位复配改性，预膨胀，层间距，配比
目 录
1 前言……………………………………………………………………..……………1
1.1 粘土简介……………………………………………………………..…………… 1
1.2 蒙脱土的结构及基本性质………………………………………………………… 2
1.2.1 蒙脱土的分布……………………………………………………………………2
1.2.2 蒙脱土的结构…………………………………………………………………… 2
1.2.3 蒙脱土的基本性质 ……………………………………………………………… 4
1.3 丁腈橡胶 ………………………………………………………………………… 5
1.3.1 基本性能…………………………………………………………………………8
1.3.2 主要用途………………………………………………………………………… 8
1.4 橡胶/粘土纳米复合材料的概述……………………………………………………8
1.4.1 橡胶/粘土纳米复合材料的结构类型……………………………………………9
1.4.2 制备橡胶/粘土纳米复合材料的原理……………………………………………11
1.5 橡胶/粘土纳米复合材料的研究进展以及前景展望……………………………12
1.6 课题研究内容………………………………………………………………………12
2 实验部分……………………………………………………………………………14
2.1 实验原料……………………………………………………………………………14
2.2 实验器材……………………………………………………………………………14
2.3 炼胶所用的配方……………………………………………………………………15
2.4 实验方案……………………………………………………………………………16
2.4.1 粘土的处理………………………………………………………………………16
2.4.2 炼胶过程…………………………………………………………………………16
2.5 性能测试及表征……………………………………………………………………16
2.5.1 常规力学性能测试………………………………………………………………16
2.5.2 X射线衍射………………………………………………………………………17
3 实验结果与讨论……………………………………………………………………18
3.1 NBR/粘土纳米复合材料性能分析与微观表征……………………………………18
3.1.1 原位复配改性并预膨胀法制备的NBR/粘土纳米复合材料力学性能特征与表 征………………………………………………………………………………………18
3.1.2 三种溶剂最优性能对比…………………………………………………………27
4 结论…………………………………………………………………………………30
参考文献………………………………………………………………………………31
致谢……………………………………………………………………………………33
丁腈橡胶又称丁二烯一丙烯腈橡胶，简称NBR。由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶。是耐油（尤其是烷烃油）、耐老化性能较好的合成橡胶。 丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管、胶管、密封件、发泡等，也用于制作胶板和耐磨零件。丁腈胶因耐油、耐热性能和物理机械性能优异，已经成为耐油橡胶制品的标准弹性体，广泛用于汽车、航空航天、石油开采、石化、纺织、电线电缆、印刷和食品包装等领域。对于其聚合物纳米复合材料的研究无论是在基础研究还是工业应用方面都具有重要意义[1]。
由于粘土有许多不可忽略的优良特点：（1）粘土具有天然的纳米片层结构 ,通过简单的复合技术就能剥离成纳米尺度的片层，均匀分散在聚合物基体中，制得聚合物基纳米复合材料。（2）粘土来源丰富且价格非常低廉；（3）只需很少的填料即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、尺寸稳定性、热稳定性及阻隔性能等[2]。
纳米材料是指材料两相显微结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸（以下）的材料。橡胶纳米复合材料是以橡胶为基体（连续相）、填充颗粒以纳米尺度（小于）分散于基体中的新型高分子复合材料。与传统的复合材料相比，由于纳米粒子带来的纳米效应和纳米粒子与基体间强的界面相互作用，橡胶纳米复合材料具有优于相同组分常规聚合物复合材料的力学、热学性能，为制备高性能、多功能的新一代复合材料提供了可能。纳米复合材料是当今材料科学研究的热点，无机纳米粘土来源广泛且价格低廉，因此橡胶/粘土合材料备受国内外许多研究学者关注[3]。对于丁基橡胶与粘土复合材料，国外研究的比较多，有些研究果已经应用到工业生产中，而国内基本还处于起步阶段。
