摘要：本文以钠基粘土为原料，分别以MAH、CTAB和CTAB/MAH复配改性粘土，制备了有机粘土。通过X-射线衍射、红外光谱分析对不同反应型表面改性剂的改性效果进行了表征，结果表明反应型表面改性剂已进入了粘土层间并且扩大了粘土层间距。将所制备的有机粘土添加到丁苯橡胶（SBR）中，制备SBR/粘土纳米复合材料。通过对纳米复合材料进行力学性能测试，分析研究了不同有机粘土的改性效果。结果表明：MAH接枝橡胶制备粘土/SBR复合材料的综合性能最好，拉伸强度和撕裂强度分别提高89%和65%；CTAB/MAH复配改性粘土的纳米复合材料的综合性能次之，拉伸强度和撕裂强度分别提高61%和30%；CTAB改性粘土的纳米复合材料综合性能次之，拉伸强度和撕裂强度分别提高49%和12%；MAH改性粘土的纳米复合材料性能最差，拉伸强度和撕裂强度分别提高36%和21%。通过对纳米复合材料进行微观结构表征，分析研究了不同有机粘土的改性效果。结果表明：CTAB/MAH复配改性粘土，粘土/SBR纳米复合材料中粘土层间距从1.26nm增加到了4.76nm，MAH接枝改性次之，层间距从1.26nm增加到了3.28nm，用CTAB改性次之，层间距从1.26nm增加到了1.31nm，MAH改性效果最差，层间距从1.68nm增加到了1.29nm。
关键词：反应型表面改性剂，改性，有机粘土，纳米复合材料
目录
1 前言 1
1.1 层状硅酸盐概述 2
1.1.1层状硅酸盐的结构 2
1.1.2 层状硅酸盐的种类与特性 2
1.2 层状硅酸盐与聚合物之间的相互作用 4
1.2.1 粘土对聚合物的吸附作用 4
1.2.2 聚合物在蒙脱石层间的反应 4
1.3 层状硅酸盐/聚合物纳米复合材料的研究进展 5
1.4 层状硅酸盐/聚合物纳米复合材料的主要类型 5
1.5 制备粘土/橡胶纳米复合材料的原理 5
1.6 粘土/橡胶纳米复合材料的制备方法 6
1.6.1 原位插层法 7
1.6.2熔融共混法 7
1.6.3溶液共混法 8
1.6.4 乳液共混法 9
1.6.5其他方法 10
1.7 粘土/橡胶纳米复合材料的表征技术 10
1.8 粘土/橡胶纳米复合材料的研究进展以及前景展望 11
1.9 课题研究的目的及意义 11
2 实验部分 13
2.1 实验材料以及实验设备 13
2.2 实验工艺过程 14
2.2.1 无机粘土的有机化 14
2.2.2 粘土/SBR复合材料的制备工艺 14
2.3 性能测试及结构表征 25
2.3.1 常规力学性能测试 25
2.3.2 微观结构的表征 25
2.4 实验注意事项 25
3 结果与讨论 25
3.1 MAH改性粘土制备SBR/粘土纳米复合材料的力学性能和微观结构表征 25
3.1.1 MAH改性无机粘土的红外光谱分析（FTIR） 25
3.1.2 MAH改性无机粘土的力学性能 26
3.1.3 MAH改性无机粘土及SBR/粘土复合材料的XRD 27
3.2 MAH、CTAB改性粘土制备SBR复合材料的力学性能和微观结构表征 28
3.2.1 MAH和CTAB复配改性无机粘土的红外光谱分析(FTIR) 28
3.2.2 MAH和CTAB复配改性无机粘土的力学性能 29
3.2.3 MAH和CTAB复配改性无机粘土及SBR/粘土复合材料的XRD 29
3.3 MAH接枝改性SBR/粘土纳米复合材料的力学性能和微观结构表征 30
3.3.1 MAH接枝改性SBR/粘土复合材料的力学性能 30
3.3.2 MAH接枝改性SBR/粘土复合材料的XRD 31
3.4不同改性剂改性粘土制备SBR复合材料的力学性能和微观结构表征 32
3.4.1 不同改性剂改性粘土的热重分析（TG） 32
3.4.2 不同改性剂改性粘土制备SBR/粘土纳米复合材料的力学性能 33
3.4.3 不同改性剂改性粘土制备SBR/粘土纳米复合材料的XRD 34
4 结论 35
参考文献 36
粘土纳米复合材料粘土矿物多为层状晶体结构的硅酸盐，无机纳米粘土是至少为一维纳米尺寸的无机颗粒，其组成为层状硅酸盐。丁腈橡胶聚合物分子链可以进入硅酸盐晶粒中，形成聚合物和硅酸盐片层交替排列的复合材料。制备纳米粘土有机复合物一般采用插层复合的方法。插层复合法是制备纳米粘土/聚合物复合材料的一种重要方法，也是当前材料科学研究的热点[11]。
本文通过反应型表面改性剂对粘土改性，将有机化的粘土同丁苯橡胶基体进行复合，制备出高性能的粘土/橡胶纳米复合材料，并确定合适的改性方案和最佳配比。
