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第33卷第4期梁中华等．纳米蒙脱土在SBR复合材料中的应用·13·

纳米蒙脱土在SBR复合材料中的应用

梁中华姜俊青赵树高
(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛266042)

摘要：利用熔体插层法制备了纳米蒙脱土(Ps插层)，丁苯橡胶复合材料，对其进行了结构表征，讨
论了复合材料的力学性能。研究结果表明，蒙脱土在基体材料中实现了纳采级分散；"3-填充5份纳米蒙
脱土时，复合材料具有较好的力学性能。
关键词：SBR橡胶；蒙脱土；熔融插层；纳米复合材料
中图分类号：TQ330，I5文献标识码：B文章编号：1671—8232(2006)04-0013—05

纳米复合材料是指分散相至少有一维尺寸了多种纳米复合材料。他们认为，该过程是由
小于100lqtn量级的复合材料。由于纳米粒子焓驱动的，因而必须加强聚合物与粘土之间的
具有表面效应、体积效应、kubo效应，所以赋予作用，以补偿整个体系的熵值的减小。同时还
了纳米复合材料一些特殊的性能⋯。目前，已指出，聚合物熔体插层过程中复合物的形成，主
经制备出的高聚物纳米复合材料主要包括塑料要取决于聚合物进入蒙脱土颗粒的传质速率，
纳米复合材料，即所谓的纳米塑料。其制备方而与高分子在层之间的扩散速率无关，并且，
法主要有插层复合法、溶胶．凝胶法、共混法PLS纳米复合材料中聚合物的扩散行为与聚合
等。物熔体等同，因此，可利用与通常复合物相同的
插层复合法是制备新型高性能聚合物层工艺条件(如挤出工艺)进行加工。不需要附加
状硅酸盐(PLS)纳米复合材料的一种重要方法，的反应时间。
也是当前材料科学领域的研究热点。它是将单目前，日本丰田汽车公司已成功地将尼龙
体或聚合物插进蒙脱土的片层之间，进而破坏6／粘土复合材料应用于汽车上。我们相信，随
硅酸盐的片层结构，剥离成厚为lrim；长、宽各着研究的不断深入，PLS复合材料会更多地应
为100nm的基本单元，并使其均匀分散在聚合用于食品包装，燃料罐，电子元器件，汽车，航空
物基体中，实现高分子与层状硅酸盐片在纳米等方面。
尺寸上的复合。本文研究了一类新型的橡胶／蒙脱土纳米
1987年丰田公司中央研究所的研究小组复合材料。以十六烷基三甲基溴化铵对蒙脱土
报道了PLS型尼龙6，硅酸盐纳米复合材料，紧进行有机化处理，以Ps作为相容剂，实现了橡
接着，他们又制备出了聚酰亚胺／蒙脱土复合材胶大分子在纳米蒙脱土中的插层复合，制备了
料，这极大地引起了材料科学家的关注。橡胶／蒙脱土纳米复合材料。
PLS复合材料的研究起初集中在物理方
面。C．kato等将苯乙烯单体浸渍到粘土层间1实验部分
引发聚合，但粘土的内部微环境决定了单体难
以进入其中。而后，ArimtsuUsuki等人就有机1．1实验原材料
插层剂对插层复合的影响进行了广泛研究，并丁苯橡胶SBR1502吉林石化公司
制备了一系列的纳米复合材料，取得了成功。聚苯乙烯低聚物燕山石化公司
同聚合插层法一样，聚合物熔体插层法也钠基蒙脱土浙江临安其士膨润土化工
是制备PLS纳米复合材料的有效方法。美国有限公司
c。nell大学的研究人员对聚合物熔体插层进行十六烷基三甲基溴化铵化学纯，市售
了热力学及动力学分析，并在理论指导下制备1．2实验仪器及设备

·14·世界橡胶工业2006

SBR炭黑ZnO硬脂酸2-次兰苯磺萎并酰兰噻胺；唑’⋯麦⋯芳烃油硫黄有O。-机M．M土T；一。。：一’

2．0变量

(注：表中配方为质量分数；0MMT用量为0、2、3、5、6．5、13份)
1．3．2试样制备“硫化特性评价”中的规定，用硫化仪测定其正
(1)OMMT的制备硫化时间。据此，在平板硫化机上进行硫化，硫
在室温下，将钠基蒙脱土放入蒸馏水中高化压力为10MPa，硫化条件为145℃×20min。
速搅拌成悬浮液，再将配制好的铵盐溶液滴加采用高铁科技股份有限公司电子拉力机测试拉
到蒙脱土的悬浮液中，升温至80℃，反应约3h伸强度、拉断伸长率、撕裂强度，采用邵尔A硬
后，OMMT出现沉淀，然后固液分离，以蒸馏水度计测试硬度，采用邵伯计测试回弹性能。
洗涤至无氯离子存在(以0．1mol／1的硝酸银溶2．2XRD性能测试
液检测)，将所得OMMT真空干燥24h，研磨，通该项测试在日本理学机电D／max．RB型x．
过400目筛。my衍射仪上进行，连续记谱扫描，12KV转靶，
(2)复合材料的制备管电压40KV，管电流80InA，扫描速度4~／min
采用两段混炼法：或2~／min。

一段混炼：高温辊，将辊温升到PS低聚物根据Bragg方程：2dsin。=
的玻璃化温度(Tg)以上，将辊距调小，加入Ps式中，d一序列周期(nm)，0一半衍射角，一入射
进行塑化，待Ps在辊上形成一层比较均一的膜x一射