EPDM_有机蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究.pdf

夕橡胶工业年第卷

有机蒙脱土纳米复合材料的
制备和性能研究

郑华‘,彭宗林’,张勇‘,张隐西’,李培祥
上海交通大学高分子材料研究所,仁海青岛高校软控股份有限公司,山东青岛

摘要以接枝马来酸醉作相容剂,用一段密闭熔融混炼、二段开炼机混炼的方法制备有机蒙脱
上下纳米复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明,熔融混炼使分子链开始插人丁片层间,
致使片层间距有所增大开炼机混炼使片层间距进一步增大硫化后,片层剥离,以纳米级尺
寸均匀分布于基体中。与胶料相比,纳米复合材料的损耗因子小,玻璃化温度高,储能
模量大,物理性能显著提高。
关键词蒙脱土纳米复合材料相容剂
中图分类号文献标识码文童编号一一一

为解决主链不含极性或反应性基团·一‘,浙江丰虹粘土有限公司产品
及蒙脱土层状硅酸盐填料表面极性高而造成的插层剂,二甲基节基十八烷基氯化按,荷兰阿克苏
与蒙脱土难以达到纳米级复合的问题,可诺贝尔表面化学公司产品一一,牌号
利用蒙脱土片层间阳离子的可交换性及片层的膨为,接枝率为。,上海日之升新技
润性,将长链烷基钱离子引入片层间制得有机蒙术发展有限公司产品其余原材料均为市售工

。
脱土,以利于混炼时大分子链插人蒙脱土业品
片层间,阻止蒙脱土纳米微粒团聚,得到酉己方
蒙脱土纳米复合材料。纳米复合材料配方

一一
本工作以二甲基节基十八烷基氯化钱为插层入,,于,

,,,
剂,将无机钠基蒙脱土一改性制成有机氧化锌硬脂酸硫黄促进剂

,。
蒙脱土‘再用接枝马来酸配促进剂

一〕
一一作相容剂,采用一段密闭熔融复合材料配方

,一,,,
棍炼、二段开炼机混炼的方法制备了剥离型氧化锌硬脂酸硫

,,。
,纳米复合材料。现将其制备和性黄促进剂促进剂

,
能研究情况简介如下。胶料配方氧化锌
,硬脂酸,硫黄,促进剂,促进

。
实验剂
原材料试样制备
,牌号为第三单体为,制备
,一
门尼粘度「砂为,美国杜邦公在搅拌作用下将加人
超,一
一,℃
司产品阳离子交换容量为的热水中形成均匀的悬浮
液,备用。将二甲基节基十八烷
℃
基金项目国家自然科学基金资助项目基氯化按与饱和盐酸在热水中混

,一,
作者简介郑华,女,辽宁沈阳人,卜海交通大学在读合倒入悬浮液搅拌后出现白色
博生主要从事粘土增强橡胶材料的研究工作。沉淀将过滤,用去离子水冲洗
第期郑华等有机蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究

·
至滤液不含氯离子滤液用浓度为一‘的有机插层剂取代了一中的钠
的硝酸银溶液滴定时无氯化银沉淀生成为离子而使片层间距增大,经计算,这时的片层间距
止。将放人℃的真空烘箱中干燥,为一复合材料曲线在
备用。夕为一。处仍出现一片层间距特征衍
复合材料的制备射峰,即一片层间距仍为,这表
将,一或和一明没有插人一片层间,复合材料
在转子流变仪中熔融混炼混炼温中一不呈纳米级粒子状态存在

·
度℃,转子转速一‘,出片并冷复合材料曲线在为一范围内无特

、、
却后,在双辊开炼机上依次加人氧化锌硬脂酸征衍射峰,因为在复合材料中有
硫黄和促进剂胶料直接在开炼机上混足量的分子链进入片层间,从而
炼,下片。硫化在平板硫化机上进行,硫化条件导致了层以纳米级尺寸分离并均匀分散
为。在基体中。
仪器和设备
型转子流变仪,德国哈克公司
产品型全自动光衍射仪,
日本理学公司产品一一型透射电镜

,一
日本公司产品动态兮职侧卿只
力学性能测试仪,美国公司产品
型拉力机,英国公司产品。
性能测试
分析用分析蒙脱土改性前后
片层间距及复合材料中分子链插层前后
式“
蒙脱土片层间距的差异。测试条件辐射,
图蒙脱土及其复合材料的谱
,,,
后单色器管电压管电流扫一一一一一复合材料

·。
一‘。
描速度一纳米复合材料
分析将冷冻试样超薄切片,用不同加工阶段的复合材料

。
观测蒙脱土片层间距的变化及分散情况。的曲线如图所示从图可以看出,

,一一
测试条件加速电压。和熔融混合物的

,
动态力学性能测试动态力学性能采用动衍射峰比宽而加入其余配合剂的
。
态力学性能测试仪测试。测试条件温度范围混炼胶和硫化胶的衍射峰完全消失因此
,
,·一‘,可以确定熔融混炼使大分子开始插人
一一℃升温速率℃测试
,
。片层间而开炼的机械力作用致使
频率
,

。片层间距进一步扩大硫化后层完

物理性能测试按相应国家标准进行、
全剥离成厚度为几个纳米直径为几百个纳米和
形状比高的纳米单片。
结果与讨论
分析
分析纳米复合材料的照片
蒙脱土及复合材料的谱如图所示其如图所示。从图可以看出,在复合材料中,大

。,一
中为衍射角从图可以看出谱部分层剥离,以单层或多层的形式均匀
在为一处出现特征衍射峰,由方程分布在基体中。

·
计算得出,一片层间距为动态力学性能分析
曲线在为处出现强衍射峰,这表明纳米复合材料损耗因子
橡胶工业年