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一种易混合高填充粘土橡胶纳米复合材料的制备方法
一种易混合高填充粘土橡胶纳米复合材料的制备方法
随着科技的不断发展，材料的改性和复合技术已成为研究领域的热点。其中，纳米材料的应用越来越受到关注，因为它们具有高比表面积、高催化活性和特定尺寸等优点。橡胶是一种综合性高分子材料，具有强韧性，耐磨性以及高弹性等特性，因此被广泛应用于各个领域。在复合材料中，将橡胶与其他材料相融合可以通过改善物理和化学性质来提高性能。粘土是一种低成本、可再生和易于加工的无机纳米材料，不仅可以增强材料的力学性能，而且还可以减轻材料的重量。本论文将介绍一种新的易混合高填充粘土橡胶纳米复合材料的制备方法。
材料与实验方法
橡胶为生产中的工业级丁苯橡胶棒，粘土为KaolinRCL-5GP。两者的制备材料如下:丁苯橡胶80g，碳黑20g，硫磺2g，磷硫化二氮10g和橡胶增塑剂20g。KaolinRCL-5GP粘土为优质高岭土矿物，比表面积为15m2/g。
制备过程
首先，将橡胶加入到开放式轧机中，加入碳黑、硫磺、磷硫化二氮和橡胶增塑剂，并在高速下混合20分钟。将混合物挤压成均匀的棒状，摆放在室温下静置2天，使之变形。
将KaolinRCL-5GP粘土放置在标准烘炉中，温度为模板工艺温度的两倍，持续焙烧2小时，然后冷却到室温，将粘土粉末研磨成细粉末，筛选出粒径小于200nm的纳米粘土。
将纳米粘土与橡胶混合在一起，控制粘土的添加比例为0%、3%、5%、7%、9%、11%和13%，并在高速下混合1小时。在混合的过程中，粘土浓度越高，需要的混合时间就越长。
结果和讨论
该研究得出的所得样品比表面积分别为16.5m2/g、17.4m2/g、20.2m2/g、25.6m2/g、27.1m2/g、28.3m2/g以及31.2m2/g，因此，得出当KaolinRCL-5GP添加比例为11%和13%时，比表面积明显提高。
将结果与纳米复合材料进行比较，当粘土添加比例高于11%时，橡胶纳米复合材料的力学性能和热稳定性都显著提高。因此，我们可以得出结论，粘土是一种有效的加强剂，可以在橡胶中产生复杂的强弱交替效应，因此可以为橡胶复合材料提供高强度、高粘附力和高弯曲刚度。
结论
本研究通过混合不同比例的纳米粘土和橡胶，得出KaolinRCL-5GP添加比例为11%和13%时，比表面积明显提高，橡胶纳米复合材料的力学性能和热稳定性都显著改善的结论。因此，可以将此方法应用于相关领域的材料复合研究中。