丁苯橡胶_纳米硅铝管复合材料的制备工艺与性能.pdf

第3O卷第6期特种橡胶制品Vo1．30No．6
2009年l2月SpecialPurposeRubberProductsDecember2009

丁苯橡胶／纳米硅铝管复合材料的制备工艺与性能

宋阳，叶欣¨，张立群。程志林

(1．北京化工大学教育部纳米材料重点实验室，北京100029；
2．北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室，北京100029；
3．天津静和科技有限公司，天津塘沽300451)

摘要：分别采用直接共混法、填料预处理法、原位改性分散法、乳液法制备了丁苯橡胶／纳米硅铝管(SBR／
SANT)复合材料，并对其结构和性能进行了表征。结果表明：采用原位改性分散的方法能够有效改善填料与
橡胶间的界面强度，制备得到力学性能优异的SBR／SANT复合材料。采用乳液法制得复合材料的填料分散
较好，扫描电子显微镜观察到SANT基本以单管分散，其导热性能明显优于干法混合。随着纳米硅铝管用量
增大，SBR／SANT复合材料的硬度、定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和导热系数提高，拉断伸长率下降。
关键词：纳米硅铝管；丁苯橡胶；加工方法
中图分类号：TQ333．1文献标识码：A文章编号：1005—4030(2009)06—0001—05

为了解决纳米管材料生产成本的问题，使其状况及复合材料的导热性能。
更快地得到广泛大量应用，马斌、程志林等[1]发明
1实验
了一种低成本、高产率生产纳米硅铝管(SANT)
的方法。采用这项发明技术能够将低成本的原始1．1主要原材料
矿物资源转化成为具有内孑L直径20nm，长度约纳米硅铝管(SANT)，天津静和科技有限公
5O0～1000nm的高产率(产率达到99以上)纳司产品；SBR，牌号1502，中国石油吉林化工集
米管功能材料。该SANT的化学成分主要为团公司有机合成厂产品。其他配合剂均为市售。
AlO、Si0和部分结晶水，还有少量的金属氧化1．2基本配方(质量份)
物如KzO，Na2O，MgO，CaO，Fe2O3，TiO2等]。SBR100，氧化锌5，硬脂酸2，促进剂DM
其管状结构及化学组成与文献[3]中报道的埃洛石0．5；D0．5，TT0．2，防老剂4010NA1，硫黄2，
类似，近年来，华南理工大学郭宝春等将埃洛石与纳米硅铝管变量，Si69：纳米硅铝管为1：10。
聚合物复合制备得到多种纳米复合材料[4]，并1．3试样制备
发现埃洛石纳米管在复合材料中有良好的增强效1．3．1干法混炼法
果、阻燃性及低线性热膨胀系数等，表明了硅铝矿1)直接加入未改性的纳米硅铝管(编号为1
物在塑料填充改性、橡胶补强、高性能线路板树脂#)：在双辊开炼机上向SBR中依次加入纳米硅
以及聚合物的无卤阻燃等方面的潜力。铝管和其他配合剂(不含偶联剂)，混合均匀制得
本文首次将SANT引入橡胶体系，采用不同混炼胶。试样在1St平板硫化机上硫化，硫化条
的加工方法制备了SBR／SANT复合材料，研究件为15O℃×tg0。
了复合材料的硫化特性，SANT对丁苯橡胶的增2)原位改性分散(编号为2#)：在双辊开炼
强效果，同时考察了SANT在基体橡胶中的分散机上向SBR中依次加入纳米硅铝管、偶联剂Si69
和防老剂，混炼均匀，胶料过150~C热辊5min进行
收稿日期：2009—04—13
原位改性分散处理，待胶料冷却后在室温开炼机上
作者简介：宋阳(1983一)，湖北十堰人，硕士研究生，主要从事新
型高分子材料制备与加工方面的研究。依次加入其他配合剂混合均匀。硫化工艺同上。
*通讯联系人。3)预改性分散(编号为3#)：将纳米硅铝管
2特种橡胶制品第3O卷第6期

和Si69按照10：1的比例在万能粉碎机内混合(2)采用日立270—30型傅立叶红外光谱仪
均匀后，移人150~C烘箱烘2h得到预改性的纳米测试填料表面官能团。
硅铝管，将预改性的纳米硅铝管在双辊开炼机上与(3)采用英国剑桥公司生产的S一250一Ⅲ型
SBR共混，依次加入剩余配合剂。硫化工艺同上。扫描电子显微镜(SEM)观察填料颗粒、复合材料
I．3．2乳液法脆断面的形貌及填料在复合材料中的分散状况。
将纳米硅铝管与去离子水充分搅拌混合2h复合材料在液氮中脆断，表面喷金处理。
制得较稳定的悬浮液，该悬浮液与丁苯橡胶乳液(4)采用日本EKO公司生产的HC—I10型
低速混合均匀，倒人2质量浓度的CaCl溶液导热系数分析仪测定复合材料的导热系数。
中絮凝，将絮凝产物在50℃烘箱中烘16h干燥，(5)拉伸性能和撕裂性能分别按照GB／T
得到SBR／SANT母胶待用。528—1998和GB／T529—1992在深圳新三思计
1)直接混炼(编号为4#)：在开炼机上将配量技术公司生产的GMT4104电子拉力机上测
合剂(不含偶联剂)加人母胶中混合均匀得到混