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摘要：本文以十八烷基三甲基溴化铵（STAB）与阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）对钠基土进行复配改性制备粘土/SBR纳米复合材料，采用不同的阴-阳的配比对粘土进行改性研究其对粘土/SBR纳米复合材料力学性能的影响、纳米粘土在橡胶基体中的分散状况以及有机粘土晶层间距与复合材料性能的对应关系，通过力学性能测试、红外测试、扫描电镜（SEM）等测试分析与结构表征，得到最佳的配比，结果表明合理的配比可实现粘土片层在橡胶基体中的纳米级分散，最终获得综合性能优异的粘土/橡胶纳米复合材料，为寻找一种获得聚合物基纳米复合材料最佳性能的表面改性技术提供解决方案和理论依据。
关键词：十八烷基三甲基溴化铵，十二烷基磺酸钠，钠基土，SBR, 复配改性，纳米复合材料
目 录
１ 前言 1
1.1 有关粘土的概述 1
1.1.1 粘土的结构特征 2
1.1.2 蒙脱土的基本特性 3
1.1.3 粘土的改性 4
1.2 橡胶/粘土纳米复合材料的概述 6
1.2.1 橡胶/粘土纳米复合材料的结构类型 7
1.2.2 橡胶/粘土纳米复合材料的表征技术 8
1.2.3 橡胶/粘土纳米复合材料的制备方法 10
1.3 橡胶/粘土纳米复合材料的研究进展以及前景展望 12
1.3.1 课题研究内容 13
2 实验部分 14
2.1 实验材料以及实验设备 14
2.2 实验工艺过程 15
2.2.1 无机粘土的有机化 15
2.2.2 SBR/粘土纳米复合材料的制备工艺 16
2.2.3 实验制备工艺流程图 16
2.3 性能测试及表征 17
3 实验结果与讨论 18
3.1 粘土的红外图谱 18
3.1.1 STAB与SDS的FTIR 18
3.1.2 2.8:1, 4:2改性的有机粘土与无机粘土的FTIR 19
3.2 不同阴阳离子配比制备的纳米复合材料的力学性能分析 20
3.2.1 纯的丁苯橡胶和加有无机粘土的SBR制得的纳米复合材料的力学性能 20
3.2.2 无机粘土与STAB以2.5:1混合时力学性能 20
3.2.3 无机粘土与STAB以2.8:1混合时力学性能 22
3.2.4 无机粘土与STAB以3.0:1混合时力学性能 23
3.3 XRD的表征 30
3.3.1 2.5:1/4:2改性的有机粘土及其改性制得的复合材料的XRD 30
3.3.2 2.8:1/4:2改性的有机粘土及复合材料XRD 31
3.3.3 3.0:1/4:1改性的有机粘土及复合材料 33
4 结论 34
参考文献 35
致谢 38
课题研究内容
采用阳离子与阴离子复配改性无机粘土。其中无机土与阳离子改性剂配比为2.5:1、2.8:1和3.0:1,无机土添加量为10份。
（1） 按无机粘土与去离子水的比例为1 g无机粘土用10 mL去离子水配置泥浆液；按无机粘土与有机改性剂质量比配制有机改性剂溶液。将上述泥浆液置于80℃恒温水浴中，在强烈搅拌下滴加有机改性剂溶液；搅拌2 h后，放入鼓风干燥箱中，恒温80℃，进行烘干处理，即得到有机粘土。
（2） 橡胶/粘土纳米复合材料的制备
将橡胶在双辊开炼机上进行塑炼，加入一定量的有机粘土，通过强烈的机械剪切力使有机粘土与橡胶混合均匀；依次加入硫化助剂，混炼时间控制在10-15 min以内，混合均匀后下片，得到橡胶/粘土混合物。将混合物于室温静置2 h左右后，利用电脑型无转子密闭硫化仪测得正硫化时间t90。然后在平板硫化机上进行硫化，得到橡胶/粘土纳米复合材料。其中丁苯橡胶硫化参数为：150℃×10 MPa×t90.
