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工艺参数对复配改性粘土制备粘土/NBR纳米复合材料结构与性能研究

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软件简介

 摘要:本文以无机粘土、阳离子改性剂十六烷基三甲基溴化铵(STAB)、阴离子改性剂十二烷基磺酸钠(SDS)、丁腈橡胶(NBR)为原料,制备了粘土/NBR纳米复合材料,并采用对比的方法研究了pH值分别为1、3、5、7,搅拌时间分别为1h、2h、3h时所制得的粘土/NBR纳米复合材料的结构与性能。通过对粘土和NBR/粘土纳米复合材料XRD图像的观察,在pH为3,搅拌时间为2小时的插层效果最好,此时,无机粘土的出峰角度为1.5°,层间距为5.5nm,NBR/粘土纳米复合材料的出峰角度向小角度前移,为1.2°,此时层间距扩大为7.4nm。通过对不同组NBR/纳米复合材料拉伸撕裂等力学性能的测试可知,在pH为3,搅拌时间为两小时时的力学性能最好,此时,粘土/NBR纳米复合材料的拉伸强度为3.9MPa,撕裂强度为17.2N/mm。

关键词:工艺参数,NBR,纳米复合材料,pH,搅拌时间
目 录
1 前言 1
1.1 有关无机粘土的综述 1
1.1.1 无机粘土的结构 1
1.1.2 无机粘土的性质 2
1.1.3 无机粘土的发展现状 2
1.1.4 无机粘土的改性 3
1.2 丁腈橡胶 5
1.2.1 基本性能 5
1.2.2 发展分析 6
1.3 橡胶/粘土纳米复合材料 7
1.3.1 橡胶/粘土纳米复合材料的结构类型 7
1.3.2 橡胶/粘土纳米复合材料的制备方法 9
1.3.3 橡胶粘土纳米复合材料表征技术 10
1.3.4 橡胶粘土纳米复合材料的研究现状 11
1.3.5 橡胶粘土纳米复合材料的应用前景 11
2 实验部分 13
2.1 实验材料 13
2.2 实验设备及测试仪器 13
2.3 实验工艺过程 14
2.3.1 无机粘土的有机化处理 14
2.3.2 NBR/粘土纳米复合材料的制备 15
2.4 有机粘土及NBR/粘土纳米复合材料的表征 17
2.4.1 NBR/粘土纳米复合材料物理机械性能测试 17
2.4.2 有机粘土及NBR/粘土纳米复合材料的微观结构表征 17
3 实验结果与分析 19
3.1 NBR/粘土纳米复合材料常规力学性能分析 19
3.1.1 不同搅拌时间时纳米复合材料的常规力学性能分析 19
3.1.2 不同pH值时纳米复合材料的常规力学性能分析 22
3.2 微观结构表征 25
3.2.1 不同pH值搅拌时间为两小时的红外表征 25
3.2.2 粘土的XRD图 26
3.2.3 NBR/粘土纳米复合材料XRD表征 27
3.2.4 不同pH值搅拌时间为两小时的热失重表征 28
4 结论 29
参考文献 30
致谢 32
橡胶粘土纳米复合材料的应用前景

聚合物纳米粒子插层复合材料是一个极具发展潜力的新兴研究领域。它将无机硅酸盐品片的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、易加工性等完美地结合起来,其结构特殊,性能优异,可广泛应用于各个领域,这种材料的力学强度高,韧性好,耐热性好,质量轻,加工方便,用作结构材料已被人广泛接受,可用作汽车,飞机部件等各种场合,但许多纳米尺度效应尚未发现,尤其是插层主体材料与嵌入成分尚存在许多选择的可能,因此,插层材料可能还有许多性能和功能如光、电、磁等功能尚未被挖掘。近年来研究结果显示,插层材料在导电材料,高性能陶瓷,非线性光学材料等领域也有很好的表现,比如吴秋菊等报道了具有聚苯胺伸展链构象的聚苯胺/粘土混杂纳米复合材料的合成与表征,用插层聚合的方法将聚苯胺分子链嵌入层状MMT的片层之中,从而得到了一种高电导率的聚苯胺/层状硅酸盐混杂纳米复合材
料。通过XRD、FT-IR、四探针电导率测量及定性和定量的电子光谱分析等手段对产物进行了表征,结果表明,90%以上的聚苯胺分子链被插入MMT的片层中,这种聚苯胺/粘土插层材料有可能在液晶材料、导电材料等功能材料方面有潜在的发展前景。同时,利用其电学性能可开发电气电子、光电器件;利用其透气性降低可用作包装材料;利用其阻隔性可制作各种容器、密封件等。另外,聚合物/n-MMT复合材料还有望用于机敏材料和智能材料。在插层技术方面,插层方法显然不应局限于现有的方法.而应该在综合其它学科的基础理论和工艺技术甚至应用前景的基础上,开拓新的插层途径,聚合物/n-MMT复合材料的制备技术直接影响到性能的开发和利用,因此对现有制备方法的改进和创新,寻找经济可行的方法,得到分散更均匀的体系,仍是今后研究的重点,除上所述,探索复合材料的实际应用技术和生产工艺,实现工业化生产,进行性能的开发和应用也是重要的努力方向。总之,无论在插层技术、插层方法还是插层材料都存在着许多可能,他必将成为21世纪最引人注目的研究领域之一。

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