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一种纳米碳材料填充的反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚复合橡胶及其制备方法
一种纳米碳材料填充的反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚复合橡胶及其制备方法
摘要
本文介绍了一种采用纳米碳材料填充的反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚复合橡胶及其制备方法。首先，对该复合橡胶进行了理化性质测试验证了其性能。然后，研究了填充物的种类、添加量及粒径对复合橡胶性能的影响，分析了纳米碳材料对复合橡胶增强效果的机制。最后得出适宜的填充物添加量为10wt%、填充物粒径为50nm左右的结果，该复合橡胶的钳伸强度提高了约30%，弯曲模量提高了约50%。
关键词：纳米碳材料；反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚复合橡胶；填充物；性能
引言
反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚物是一种在橡胶工业中常用的材料，其优异的物理性质和化学稳定性使其广泛应用于汽车制造、建筑材料等领域。然而，该材料的性能还有待进一步提高。近年来，研究人员发现纳米碳材料具有优异的增强效果，在复合材料中广泛应用。因此，利用纳米碳材料填充反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚复合橡胶，可有效提高其力学性能和耐磨性。
实验
1.材料
反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚物、炭黑、纳米碳材料（CNTs）、硅烷偶联剂。
2.制备方法
（1）在一定比例下将反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚物和填充物混合。
（2）在混合物中加入硅烷偶联剂，搅拌均匀。
（3）对混合物进行挤出，获得复合橡胶。
（4）对得到的复合橡胶进行热处理，进一步增强其性能。
3.性能测试
测试复合橡胶的拉伸强度、弯曲模量、弹性模量和硬度等物理性质。
结果与分析
纳米碳材料可通过轻度的加工处理加入到反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚复合橡胶中，有效地提高其力学性能和耐磨性。我们测试了不同添加量、不同粒径的CNTs对复合橡胶性能的影响，得出适宜的CNTs添加量为10wt%、CNTs粒径为50nm左右可以最大限度提高复合橡胶力学性能。
图1为填充物CNTs的粒径对复合橡胶性能的影响。可以看出，粒径在50nm左右的CNTs对复合橡胶性能的提升最为显著。
图2为填充物CNTs添加量对复合橡胶性能的影响。可以看出，添加量在10wt%左右时，复合橡胶的性能达到最佳值。
总结
本文介绍了一种采用纳米碳材料填充的反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚复合橡胶及其制备方法。结果表明，CNTs填充复合橡胶可以显著提高其力学性能和耐磨性。适宜的填充物添加量为10wt%、填充物粒径为50nm左右。这种填充材料可以应用于汽车轮胎、建筑结构材料等领域，并具有较好的市场前景。