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1、化工材料及应用高性能橡胶纳米复合材料应用目录1摘要 32引言 32.1产品简介 42.2生产方法 4221间歇湿法复合法制备丁苯橡胶/白炭黑纳米复合材料42.2.2连续湿法复合法制备丁苯橡胶/白炭黑纳米复合材料43结论 54参考文献 5高性能橡胶纳米复合材料应用姓名：余绍强学 号：201928520421036（材料与化工学院）1摘要橡胶复合材料凭借着高模量和高强度，以及良好的韧性、热稳定性和耐化学稳定性等优良特 性，在轮胎、胶管、军用和输送带等领域中被广泛应用。通过间歇/连续湿法复合法制备丁苯橡胶/白炭黑纳米复合材料，制备得到的复合材料与传统干混混炼法相比，具有精细均匀的填料分散，高的拉伸强
2、度和撕裂强度，低的门尼粘度、永久变形、动态温升和动态压 缩永久变形等优良特性。关键词：橡胶；湿法复合法；丁苯橡胶；白炭黑纳米；复合材料。2引言橡胶制品在国防、军工中广泛应用，也是国家工程建设和支柱工业发展中不可或 缺的重要基础材料。高弹性又称橡胶弹性是橡胶材料独有（其它任何材料所没有）的一 种特性，在外力的作用下，使得聚合物的分子链的状态发生变化， 处于卷曲状态的长 链分子转变为伸展态，发生形变，当外力消去时，形变可以完全恢复的特性。从1820年Hancock发明炼胶机和1839年Goodyear发明硫化方法开始，橡胶工 业至今已有接近200年的历史。除天然橡胶和氯丁橡胶等少数拉伸自补强橡胶外
3、，绝大多数合成橡胶直接硫化后的基础性能，如模量、拉伸强度、撕裂强度、耐磨性、阻 隔性、导电性、导热性等，无法满足实际应用要求，进一步提升橡胶复合材料性能是 我们当下一直研究和讨论的方向。对橡胶进行填充补强是获得性能更为优异的橡胶复合材料的一种有效手段。 橡胶 材料在制作过程中通常都需要加入填料。 在橡胶的各种组分中，除去生胶以外，用量 最大的便是填料。填料的加入不仅能改善橡胶制品的物理机械性能如： 定伸应力、拉 伸强度、撕裂强度等，而且可以在一定程度上改善橡胶制品加工性能， 同时降低生产 成本。目前,在橡胶工业中广泛使用的补强填料有：炭黑、白炭黑、针状硅酸盐、淀粉、 石墨、层状硅酸盐、聚合物纳
4、米球、碳纳米管、不饱和羧酸金属盐等。白炭黑是一种 由合成方法制备的具有活性的白色粉末状无定形水合二氧化硅,根据制备方法的不同，分为气相法和沉淀法2。然而，无论是炭黑还是白炭黑，它们在橡胶基体中存在分散问题，为了改进填料 在橡胶基体中的分散状态，提高橡胶复合材料的综合性能，同时为了降低橡胶填料在 混炼过程中造成的环境污染，并降低机械加工中的能耗，便提出了一种连续湿法混炼 技术，将天然橡胶乳液与炭黑水浆混合并脱水干燥， 制备了炭黑精细分散的NR母胶，称之为 CEC （Cabot elastomer composites） 。2.1产品简介“纳米复合材料”是指材料两相显微结构中，至少有一相的一维尺度
5、以纳米级（100nm以下）存在3。橡胶纳米复合材料是指以橡胶为基体（连续相）、填充颗粒以 纳米尺度（小于100nm）分散于基体中的新型高分子复合材料，具有表面与界面效应、 量子尺寸效应及其特殊的光、电、磁特性，高温下的高强、高韧、优良的稳定性特性。 2.2生产方法橡胶纳米复合材料的制备方法一般分为三类：熔体粉体共混纳米复合技术、插层 复合法和溶胶-凝胶法4。本文使用间歇/连续湿法复合法制备丁苯橡胶/白炭黑纳米 复合材料。表2.2 丁苯橡胶（SBR基本配料用量（份）100变量配合剂名称丁苯橡胶（SBR）白碳黑ZnO5.0SA2.0促 D0.5促 DM0.5促 TT0.2防 4010NA1.0硫磺
6、2.02.2.1间歇湿法复合法制备丁苯橡胶/白炭黑纳米复合材料干法有机化处理白炭黑表面后，然后将有机改性后的白炭黑在机械搅拌力的作用 下混入水中制得有机化白炭黑的水浆，再与丁苯胶乳混合，加入絮凝剂破乳，经干燥、 混炼和硫化，得到丁苯橡胶/白炭黑纳米复合材料。干法有机化处理白炭黑表面的步骤如下：称取一定量的白炭黑，然后将一定配比的偶联剂滴加到初始的粗颗粒白炭黑中，转移至高速万能粉碎机粉碎混合，每20g粉碎一次，达到需要的白炭黑量后，一同放入烘箱，140。C反应4-6小时后得到细颗粒的有机化白炭黑，然后将一定量的有机化白炭黑混入水中制得有机化白炭黑的水 浆。2.2.2连续湿法复合法制备丁苯橡胶/白
7、炭黑纳米复合材料水相有机化处理白炭黑表面，即先将亲水的白炭黑在强机械搅拌下混入水中制得 白炭黑水浆，然后滴加偶联剂，加热两者反应后得到有机化的白炭黑水浆，再与丁苯胶乳混合、絮凝、干燥、混炼和硫化，得到丁苯橡胶 /白炭黑纳米复合材料。水相有机化处理白炭黑表面的工艺如下：称取一定量白炭黑与水混合，高速剪切 机搅拌制得水浆，然后将偶联剂缓慢滴加至处于搅拌过程中的白炭黑水浆，加热搅拌,完成对白炭黑表面的有机化改性，得到有机化白炭黑的水浆。图1:湿法复合制备丁苯橡胶/白炭黑母胶工艺流程IT几亍三仰包出片混炸腔I连I停曲两卩牡时漿割隆览牯忡.施化殓怦啓f-A牛小吋后测力学性範图2: 丁苯橡胶/白炭黑纳米复
8、合材料的制备工艺流程3结论湿法复合法制备丁苯橡胶/白炭黑纳米复合材料与传统干混混炼法相比，具有精 细均匀的填料分散，高的拉伸强度和撕裂强度，低的门尼粘度、永久变形、动态温升 和动态压缩永久变形等优良特性。在军工、航天航空、交通运输等领域有着较为光明 的应用前景。4参考文献1 于欣伟，徐广惠，赵国鹏，周英彦 ，尚世南白炭黑结构及其与橡胶性能的关系J.橡胶工业，1997, 45 (01): 13-16.2 吴淑华，涂学忠，单东杰白炭黑在橡胶工业中的应用J.橡胶工业,2002, (07); 428-433.3 郝爱.橡胶纳米复合材料研究进展J.弹性体，2001, (01): 37-44.4 刘岚，罗远芳，贾德民.橡胶纳米复合材料的制备与性能J.特种橡胶制品，2002, (03): 8-11.
