原位乳液插层法制备丁腈橡胶---蒙脱土纳米复合材料的研究-.doc

原位乳液插层法制备丁腈橡胶-蒙脱土纳米复合材料的研究（完整版）实用资料
(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）
第27卷第5期2006年10月特种橡胶制品
SpecialPurposeRubberProductsVol.27No.5October2006
材料配合
原位乳液插层法制备丁腈橡胶/蒙脱土
纳米复合材料的研究
刘岚,罗远芳,贾德民,邓峰(华南理工大学材料学院,广州510640
摘要:结合乳液插层蒙脱土的特点,利用原位插层制备了丁腈橡胶(NBR/改性蒙脱土(HOMMT纳米复合材料。通过X射线衍射(XRD及透射电镜(TEM证实和分析了蒙脱土的纳米分散相结构。物理性能的研究表明,所制备的复合材料体现了纳米材料的一些特点,填充少量蒙脱土,复合材料的物理机械性能即达到一个较高的水平。
关键词:蒙脱土;丁腈橡胶;纳米复合材料
中图分类号:TQ3337文献标识码:A文章编号:1005-4030(200605-0001-04
收稿日期:2006-03-30
基金项目:广东省自然科学基金资助项目(39172
作者简介:刘岚(1972-,博士,讲师,主要从事聚合物/无机物
纳米复合材料的研究。
橡胶是一类重要的高分子材料。它既是一类传统材料,又是当代高技术新材料的重要组成部分,在汽车工业等国民经济支柱产业和电子信息、生物技术、航空航天等高新技术领域中扮演着不可替代的重要角色。八十年代中后期以来,随着聚合物/无机物插层纳米复合技术的发展[1,2]
,具有纳米片层结构的硅酸盐材料(如蒙脱土等在橡胶中实现了纳米级层状分散,形成了橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料,从而对橡胶产生了显著的补强作用,并可同时改进橡胶的阻隔性、耐热性、耐老化性、阻燃性等性能,这为橡胶科学与技术的发展开辟了一个崭新的领域。目前虽然橡胶/蒙脱土纳米复合技术有了很多创新性发展[3]
,但距离工业化应用还有不少差距,目前存在的困难在于有机蒙脱土的制备工艺繁琐,需要经过反复水洗、干燥、研磨等工序,效率较低;加之橡胶的大分子量及高分子链的柔性比刚性高分子链更难以嵌入到蒙脱土片层中,因此要获得蒙脱土片层以纳米级分散的橡胶复合材料相当困难。
乳液插层法是制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的有效方法之一,其原理是利用蒙脱土亲水
的特性,在水相中胶乳粒子和蒙脱土相互隔离穿插,絮凝后蒙脱土在水相中的分散状态在聚合物基质中固化下来,从而制备蒙脱土纳米级分散的复合材料。由于有机化蒙脱土变为疏水性,因此乳液插层法通常不对蒙脱土予以有机改性,而是采用一些可以和蒙脱土发生相互作用的乳液,比如丁二烯/苯已烯/4已烯基吡啶共聚物[4]。对于一般乳液,由于无机蒙脱土和聚合物之间缺乏相容性,因此需要添加的蒙脱土往往达到30份到40份[5,6],才能将聚合物的性能提高到比较满意的程度。
本文采用乳液插层法制备丁腈橡胶/亲水性有机蒙脱土纳米复合材料(NBR/HOMMT。由于传统的有机季铵盐改性蒙脱土的办法使蒙脱土变为疏水性,不能在水相中均匀分散,不适用于乳液插层。作者自制一种新型的蒙脱土有机改性剂,发现这种有机改性剂对丁腈胶乳的稳定性不具有破坏性,进一步采用蒙脱土原位改性乳液插层法制备NBR/HOMMT,工艺过程简练,插层效率进一步提高。1实验部分
11原材料
NBR胶乳:日本瑞翁产N41,丙烯腈含量为29%;蒙脱土(MMT:广东南海市非金属矿开发
2特种橡胶制品第27卷第5期
公司;有机改性剂:实验室自制。12实验方法
一般方法制备NBR/HOMMT:将一定量蒙脱土分散于水中制成悬浮液,将有机改性剂添加到蒙脱土的悬浮液中,搅拌,制得改性蒙脱土。将改性蒙脱土和丁腈胶乳共混,用CaCl2溶液破乳烘干,制得NBR/HOMMT。

原位改性法制备NBR/HOMMT:将蒙脱土悬浮液直接与丁腈胶乳共混,加入一定量的自制有机改性剂,搅拌均匀,用CaCl2溶液破乳烘干后制得NBR/HOMMT。
橡胶混炼配方:氧化锌50;硬脂酸20;防老剂4010A15;硫黄15;促进剂DM15;促进剂CZ10;促进剂TMTD02。在160下硫化。13分析与测试
X射线衍射(XRD分析:采用D/MAXⅢ型XRD仪测定,Cu/石墨靶,扫描速度2/min,衍射角为2<2<45。
透射电镜(TEM分析:透射电子显微镜(TEM用JEOLJEM100SX型透射电子显微镜,加速电压80kV。
力学性能测试:用DXLL2500型拉伸电子拉力机,按相关国家标准测定各体系硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率等。
2结果与讨论
21蒙脱土、改性蒙脱土及丁腈橡胶/改性蒙脱
土纳米复合材料的分散相结构
分别采用XRD和TEM测试NBR/HOMMT的微观分散结构。图1是原始蒙脱土、改性蒙脱土及用两种工艺制备的NBR/HOMMT的XRD
图谱。
图1蒙脱土及NBR/