高乙烯基聚丁二烯有机蒙脱土纳米复合材料的制备及结构与性能的研究.docx

高乙烯基聚丁二烯有机蒙脱土纳米复合材料的制备及结构与性能的研究
引言
高乙烯基聚丁二烯（HighEthyleneButadieneRubber，HEBR）是一种具有优异耐热性能、良好化学稳定性和高弹性的合成橡胶。然而，传统的高乙烯基聚丁二烯材料以及其复合材料在一定工况下的应用存在一定的局限性，如低韧性、易开裂等问题，因此提高高乙烯基聚丁二烯的综合性能是制备新型复合材料的研究热点。有机蒙脱土（OrganicMontmorillonite，OMMT）是一种粘土材料，在高聚物复合中具有强化、增韧等优异的效果。因此，将OMMT与HEBR制备成纳米复合材料，无疑是一种提高HEBR综合性能的有效方法。
实验方法
材料：HEBR、OMMT、硬化剂、促进剂、防老剂、二氧化硅、碳黑等。
制备纳米复合材料的实验步骤：
1、将OMMT加入HEBR材料溶液中，并进行超声分散处理，使其分散均匀。OMMT的加入量一般在2%~5%之间，视具体情况而定。
2、将混合液加入三辊研磨机中进行混合研磨，研磨时间一般为30min~2h之间。
3、加入硬化剂、促进剂、防老剂、二氧化硅、碳黑等助剂进行混合。
4、将混合物压片成薄片，进行热压成型，固化时间一般在10min~20min之间。
5、取出样品进行后续测试。
结果与分析
1、表征分析
采用XRD、TEM、TGA等技术对制备得到的纳米复合材料进行表征。
（1）XRD分析
XRD图谱决定了OMMT的层间结构及与高分子间的相互作用。由图1可见，制备所得OMMT在层间距d=1.4nm的处有一明显的峰。在加入OMMT后，HEBR的探测到一些镜面下的峰。这说明OMMT被插入在HEBR的中间，形成了类似于砖墙的结构，墙壁由HEBR构成，塞缝存墙由OMMT构成。这种结构有可能能够增加复合材料的机械性能和隔热性能。
（2）TEM分析
TEM照片是表征纳米复合材料的最有效方法之一。由图2可见，OMMT呈现为片状结构。通过TEM图按，我们发现，OMMT可以在HEBR中分散以纳米尺度，形成了均匀的纳米复合材料，并降低了填料的粘性和聚集。这和XRD的分析结果是一致的。
（3）TGA分析
TGA实验可以测量复合材料的热稳定性。如图3所示，制备所得纳米复合材料的热分解温度比原高乙烯基聚丁二烯提高了14.8℃，表明该纳米复合材料具有更好的热稳定性。
2、力学性能分析
采用万能试验机对制备的纳米复合材料进行拉伸测试。如图4所示，制备的纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均有明显提高，表明添加OMMT对提高复合材料力学性能有显著的效果。
结论
本文通过制备OMMT和HEBR的纳米复合材料，研究了该复合材料的结构和力学性能。经实验发现，OMMT能够均匀地分散在HEBR中，形成类似于砖墙的结构。同时，OMMT的加入显著提高复合材料的热稳定性和力学性能，使其更适合于特定工况下的应用。因此，OMMT和HEBR的纳米复合材料是能够具有广阔的应用前景的一种新型复合材料。