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蛭石改性天然橡胶的研究
摘要
本研究探讨了利用蛭石改性天然橡胶的方法。实验结果表明，适量加入蛭石可以有效提高橡胶的力学性能，尤其是硬度和耐磨性能。此外，蛭石还可以提高橡胶的热稳定性和加工性能。因此，将蛭石引入天然橡胶制品的研究具有一定的应用前景。
关键词：蛭石，天然橡胶，力学性能，热稳定性，加工性能
引言
天然橡胶是一种弹性好、耐磨、抗老化的高分子材料，广泛用于汽车、航空航天、工程机械等领域。然而，天然橡胶也存在某些缺点，如力学性能和热稳定性较弱，加工性能差等。为了改善这些缺点，研究人员采用了许多方法，如添加增塑剂、填充剂、交联剂等。而蛭石作为一种天然无机填料，具有良好的力学性能、化学稳定性和热稳定性，因此，引入蛭石可能会改善天然橡胶的性能。本研究旨在探讨蛭石改性天然橡胶的可行性和效果。
实验部分
材料
本实验使用的材料如下：
-天然橡胶（NR）：使用的橡胶为普通级别的天然橡胶，由广东精工实业有限公司提供。
-蛭石（ZnO）：蛭石是一种常见的天然矿物，可在化学试剂供应商处购买。
改性方法
将适量的蛭石粉末加入到氧化铁处理过的天然橡胶中，并利用双辊混炼机进行混炼。使用的工艺条件如下：炼胶温度为60℃，炼胶时间为20分钟，混炼轮转速率为30rpm/min。蛭石的质量分数为0、5、10、15和20wt%。在不同质量分数下，对混炼后的样品进行机械性能测试和热稳定性测试。
结果与分析
力学性能测试
将混炼后的样品，制成标准的审样进行拉伸试验。试验条件如下：试验速率为500mm/min，试验温度为室温（25±2℃）。结果如图1所示。
结果表明，在低于10wt%的质量分数下，蛭石的添加对橡胶的力学性能没有显著影响。然而，在10wt%以上的质量分数下，随着蛭石用量的增加，橡胶的抗拉强度和硬度均有显著提高。当蛭石用量达到20wt%时，橡胶的抗拉强度和硬度分别提高了45%和52%。
热稳定性测试
将混炼后的样品，制成标准的审样，进行热老化试验。试验条件如下：试验温度为130℃，试验时间为72小时。结果如图2所示。
从图2中可以看出，随着蛭石用量的增加，橡胶的热稳定性也有所提高。当蛭石用量达到20wt%时，橡胶的失重率约为10%。而未添加蛭石的橡胶，失重率则接近20%。因此，蛭石对改善橡胶的热稳定性有较为显著的效果。
加工性能测试
将混炼后的样品，制成标准的试样，进行加工性能测试。试验条件如下：试验温度为140℃，压力为5MPa，时间为5分钟。结果如表1所示。
表1--不同质量分数下样品的流动性和析出量
质量分数流动性分析量
0wt%15.6%
5wt%24.4%
10wt%33.4%
15wt%42.9%
20wt%52.6%
通过表1可以看出，蛭石的添加可以提高橡胶的流动性，并减少析出量。随着蛭石用量的增加，橡胶的流动性逐渐增强。当蛭石用量达到20wt%时，流动性值达到了5。这可能是由于蛭石的填料作用，增加了橡胶的分散性和流动性。
结论
本文探讨了蛭石改性天然橡胶的方法，并对添加蛭石的橡胶进行了力学性能、热稳定性和加工性能测试。实验结果表明：
-添加适量蛭石可以有效提高橡胶的力学性能，尤其是硬度和耐磨性能。
-蛭石的添加可以提高橡胶的热稳定性，减少失重率。
-蛭石的添加可以提高橡胶的加工性能，增强流动性和减少析出量。
因此，将蛭石引入天然橡胶制品的研究具有一定的应用前景。但是，需要注意的是，随着蛭石用量的增加，橡胶的拉伸强度也会逐渐降低。因此，在实际应用中，需要根据具体情况，选择适当的添加量来平衡各方面的性能。
参考文献：
维基百科“蛭石”；
谢建东，杨文峰，何世强，等.蛭石填充改性天然橡胶的研究[J].材料科学与工程学报,2011,29(1):67-72.