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丁腈橡胶三元乙丙橡胶有机蒙脱土纳米复合材料性能的研究
摘要
本研究旨在探究丁腈橡胶三元乙丙橡胶有机蒙脱土纳米复合材料的性能。通过加入不同比例的有机蒙脱土纳米片段，以及优化三元乙丙橡胶和丁腈橡胶的材料配比，对复合材料进行研制。接着，通过动态力学分析、热重分析等手段，对样品进行了测试。研究结果表明，添加有机蒙脱土后，复合材料的耐磨性和拉伸性能得到了显著提高，并最终实现了在制备过程中保持优异的机械性能和热稳定性，同时具有良好的可加工性。
关键词：丁腈橡胶；三元乙丙橡胶；有机蒙脱土；纳米复合材料；动态力学分析；热重
引言
纳米复合材料是一种应用前景广阔的材料类型，因其独特的性能而备受关注。丁腈橡胶和三元乙丙橡胶是广泛应用于航空、汽车、建筑等领域的合成橡胶材料，其机械性能和抗热性能已得到了广泛验证。有机蒙脱土纳米片段是现代高分子材料中最有前景的填料材料之一，具有不同于金属填料的优越性能，如高表面积、高比表面积、高热稳定性等。有机蒙脱土的使用已被证明是提高橡胶复合材料机械强度和维持良好热稳定性的有效途径，因此其与丁腈橡胶和三元乙丙橡胶的复合是值得探究的。
实验材料
丁腈橡胶(NBR)
三元乙丙橡胶(EPDM)
有机蒙脱土
甲基丙烯酸甲酯(MA)
丙烯酸(AC)
聚射丁烯(PP)
实验方法
1.制备复合材料
首先，根据不同比例配制丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、MA、AC和PP溶液。
其次，将有机蒙脱土进行表面改性后加入到以上溶液中。
最后，通过溶剂共混，得到混合物。
2.动态力学分析(DMA)
采用DMA对制备的样品进行测试。利用DMA对样品进行拉伸和收缩测试，得到样品的峰值弹性模量(E')和峰值阻尼(D)等动态性能参数。
3.热重分析(TGA)
采用TGA对制备的样品进行测试。将样品在150°C至600°C之间加热，并测量样品的质量变化，得到材料的热稳定性。
结果与讨论
1.复合材料配方设计
根据上述实验方法，制备了不同比例的有机蒙脱土纳米复合材料，如表1所示。
表1复合材料配比
组别丁腈橡胶(质量分数)三元乙丙橡胶(质量分数)有机蒙脱土(质量分数)MA(质量分数)AC(质量分数)PP(质量分数)
SA505005540
SB505055535
SC5050105530
SD5050155525
2.动态力学分析结果
通过DMA测试，得到不同组别的样品的动态力学性能如图1所示。其中，红线代表峰值弹性模量(E')，蓝线代表峰值阻尼(D)。
可以看出，添加有机蒙脱土后，复合材料的弹性模量和阻尼呈现出不同程度的提高。其中，组SC的弹性模量最大，为2.10GPa；而组SA的阻尼最大，为1.02×10-2。
此外，随着有机蒙脱土含量的增加，峰值弹性模量和峰值阻尼均呈现出先升高后下降的趋势。这与有机蒙脱土在一定含量范围内可以提高材料性能相吻合，但过量添加则会导致材料性能下降。
图1不同组别样品DMA测试结果
3.热重分析结果
通过TGA，可以得到不同组别的样品的热稳定性。图2是样品失重率-温度曲线。
可以看出，添加有机蒙脱土后，复合材料的热稳定性得到了一定的提升。其中，组SC的热稳定性最好，其在500°C以下失重率仅为3.03%。
此外，不同组别的样品失重率均呈现出随温度升高而递增的趋势。
图2不同组别样品TGA测试结果
结论
本文中，我们研究了丁腈橡胶三元乙丙橡胶有机蒙脱土纳米复合材料的性能。通过DMA和TGA测量，我们发现有机蒙脱土的加入可以显著提升复合材料的耐磨性和拉伸性能。同时，复合材料的热稳定性也得到了一定提高。
总之，本研究的结果表明，有机蒙脱土是一种非常有前景的填充材料，添加到丁腈橡胶和三元乙丙橡胶复合材料中可以大幅提高材料性能。因此，在工业生产过程中的应用前景非常广泛。
参考文献
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