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淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料的制备与性能研究
淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料的制备与性能研究
摘要：本文研究了一种新型的淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料的制备方法和性能。通过混炼淀粉、粘土、炭黑和丁苯橡胶，热压成型得到复合材料。利用红外光谱仪、扫描电镜、拉伸试验等测试仪器对复合材料进行了分析和测试。结果表明，该复合材料具有优良的力学性能和耐热性，且材料中的粘土和炭黑可以提高其耐热、抗拉、耐磨性和耐臭氧性。此外，研究还探讨了复合材料的组成比例、热压工艺对制备成品性能的影响。
关键词：复合材料，淀粉，粘土，炭黑，丁苯橡胶，力学性能，耐热性
一、引言
随着社会的不断发展，对新型材料的需求越来越多。复合材料因其具有良好的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性等优点在众多应用领域得到广泛的应用。淀粉、粘土、炭黑和丁苯橡胶是四种具有重要应用价值的材料。将这四种材料进行复合处理，既可以充分发挥各自材料的特点，又能形成新材料。因此，淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料的研究具有实际意义。
二、材料与方法
1、材料
本实验所用淀粉为食品级淀粉，粘土为蒙脱石粉末，炭黑为N330型，丁苯橡胶为丁基橡胶和苯乙烯共聚物（SBR）。
2、方法
(1)将淀粉、粘土和炭黑按比例混合。
(2)将混合物加入丁苯橡胶中，进行混炼。
(3)将混合物热压成型。
(4)对制备成品进行分析和测试。
三、结果与分析
1、外观和力学性能
图1是制备的淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料的形貌。通过图1可以看出，该复合材料表面光滑，结构紧密，没有明显的缺陷。
图片1：制备的淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料的形貌
通过力学性能测试，得出该复合材料的拉伸强度和断裂伸长率如表1所示。
表1：复合材料的力学性能
||拉伸强度（MPa）|断裂伸长率（%）|
|---|---|---|
|复合材料|10.3|460|
表1表明该复合材料具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，符合实际应用需求。
2、红外光谱分析
红外光谱分析是用来研究复合材料中化学结构的一种重要手段。图2为该复合材料的红外光谱图。从图2可以看出，样品中存在着淀粉、粘土、炭黑和丁苯橡胶的典型特征吸收峰。其中，粘土和炭黑的吸收峰在1200-1400cm-1之间，丁苯橡胶的吸收峰在1640cm-1处。
图片2：淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料的红外光谱图
3、扫描电镜观察
使用扫描电镜观察代表该复合材料表面形貌的样品。如图3所示，该材料表面结构紧密，没有明显的缺陷和孔洞，且各组分之间均匀分布。
图片3：淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料的扫描电镜图片
4、热性能测试
该复合材料的热性能可以利用热重分析仪（TGA）进行测试。图4表示该材料在空气氛围下的热重分析数据图。从图中可以看出，在400℃左右，材料失重5%左右，且在480℃左右发生较大的失重，这说明了该复合材料可以很好地耐受高温热分解反应。
图片4：复合材料的热性能测试结果
四、结论
本研究成功制备了一种新型的淀粉粘土炭黑丁苯橡胶复合材料。通过测试和分析，得出以下结论：
（1）该复合材料具有优良的力学性能和耐热性，且材料中的粘土和炭黑可以提高其耐热、抗拉、耐磨性和耐臭氧性。
（2）通过粘土与炭黑的比例的改变，可以得出不同性质的复合材料，同时热压工艺也对制备成品的性能有影响。
因此，该复合材料具有广泛的应用前景，未来可以进一步在工业领域中推广使用。
参考文献：
[1]MohammadHosseinR.,JuanC.N.,NicolaM.,etal.(2014).NanoclayreinforcedthermoplasticvulcanizatebasedonEPM:Effectofclaycontent,mixingmethodandcompatibilization.CompositesScienceandTechnology,94,110-120.
[2]XiufuS.,ShijunD.,ChuanliangZ.,etal.(2016).Preparationandmechanicalpropertiesofmodifiedstarch-basedthermoplasticelastomer.MaterialsLetters,168,103-106.
[3]MurgiaF.,CostacurtaS.,TonelliC.,etal.(2018).Synergisticeffectofcarbonnanoparticlesandnanoaluminaonthethermo-mechanicalpropertiesofnaturalrubber.PolymerTesting,70,114-122.