蒙脫土原位改性乳液插層法制備橡膠蒙脫土納米復(fù)合材料研究

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1、摘要摘要本文首先研究了水溶性聚合物聚乙烯醇對(duì)蒙脫土的插層作用,并利用聚乙烯醇插層后的蒙脫土在水相中能夠繼續(xù)保持良好的分散性特點(diǎn),采用乳液插層法制備了天然膠,蒙脫土復(fù)合體系及丁腈膠,蒙脫土復(fù)合體系。利用x一射線衍射法對(duì)所制備的兩種復(fù)合體系測(cè)試,發(fā)現(xiàn)體系中蒙脫土層間距都有大小不等的擴(kuò)大,表明蒙脫土層間有聚合物高分子鏈插層。對(duì)天然膠體系物理機(jī)械性能研究表明經(jīng)聚乙烯醇改性的蒙脫土可以提高天然膠的模量,對(duì)丁腈膠復(fù)合體系研究表明,聚乙烯醇改性后的蒙脫土對(duì)丁腈膠復(fù)合體系的模量、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度都有提高作用。動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究

2、表明聚乙烯醇改性的蒙脫土對(duì)天然膠和丁腈膠動(dòng)態(tài)力學(xué)性能有負(fù)面影響。本文根據(jù)乳液插層法要求蒙脫土在水相良好分散的特點(diǎn),合成了一種新型的小分子蒙脫土有機(jī)改性劑HO,經(jīng)過(guò)改性后的有機(jī)蒙脫土保持了水相中良好的分散性,通過(guò)乳液插層法制備了丁腈膠,親水性有機(jī)蒙脫土復(fù)合體系,x一射線衍射表明蒙脫土層間距最大達(dá)到4.9rim,添加8份的蒙脫土?xí)r,其拉伸強(qiáng)度能達(dá)到22.29MPa,超過(guò)填充40份碳黑N330的水平。此外,本文對(duì)傳統(tǒng)的乳液插層法工藝進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化,從而大幅度提高了蒙脫土補(bǔ)強(qiáng)丁腈膠的效率,在添加4份改性蒙脫土(HOMMT

3、)時(shí),其拉伸強(qiáng)度達(dá)到25.33MPa、撕裂強(qiáng)度達(dá)到59.97N/mm,均超過(guò)40份炭黑N330補(bǔ)強(qiáng)的水平。掃描電鏡照片可以看出蒙脫土片層以納米級(jí)尺寸分散于丁腈膠基質(zhì)中。同時(shí)對(duì)這一復(fù)合體系進(jìn)行了動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究,結(jié)果表明當(dāng)蒙脫土少于4份時(shí),丁腈膠復(fù)合體系的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能有所改善.研究中發(fā)現(xiàn),蒙脫土對(duì)聚合物的耐老化性能有改善作用,蒙脫土的分散性對(duì)耐老化性能有明顯的影響,蒙脫土分散性越好,對(duì)橡膠的耐老化性能的改善越明顯,當(dāng)蒙脫土以納米級(jí)尺寸分散時(shí),耐老化性能有明顯的提高。關(guān)鍵詞:蒙脫土:納米復(fù)合材料;乳液插層法;天然橡

4、膠:丁腈橡膠華南理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAtechniquewasusedwithwater-solublepolymertoproduceintercalatednanocompositesbasedonpoly(vinylalcoh01)inthisdissertation.Whenpolymericaqueoussolutionsareaddedtodispersionsoffullydelaminatedsodiummontmorillonite,thestronginteraction

5、existingbetweenthehydrosolublemacromoleculesandmontmorillonites,bythiswaywerenderedhydrophilicmontmorilloniteorganophilic,whichusedtoproducerubber/montmorillonitenanocompositesbylatexinteractionmetchod.X-raydiffractograms(XRD)ofobtainedrubber/montmorillonite

6、snanocompositesshowsaninteractionstructureformontmorillonite.TheYoung’Smodulus、stressatbreadandtearstrengthofnanocompositeshasshowntobeimproved.Dynamicmechanicalanalysis(DMA)showintercalatednanocompositesinfluencethestoragemodulusofthematrix.Itisknowthatmont

7、morilloniteshouldbedispersedwellinwaterwhenlatexinteraction.Wesynthesizeanovelmodifierwhichmakesthemodifiedmontmorillonitedispersedwellinwater,andalsoweadvancedlatexintercalationtechnology.WeusedwiththisnewkindmodifiertopreparedNBR/montmorillonitenanocomposi

8、tebytheadvancedlatexintercalationmethod.XRDandTEMprovedmontmorillonitedispersedinNBRmatrixonananometersSCale.Themechanicalpropertiesoftheobtainednanocompositehaveshowntobestronglyimproved.DMAind

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