微纳米级粘土/ 橡胶复合材料

对粘土在橡胶中的应用进行了一次比较全面的回顾, 总结了近年来粘土在橡胶中应用的新进展。文中分别以粘土/ 橡胶微米复合材料和粘土/ 橡胶纳米复合材料为主题进行了讨论。首先概述了陶土微米粒子表面改性的几种技术方法, 介绍了微米粒子进一步精细化措施, 评述了红粘土/ 天然橡胶母胶的性能优劣。然后综述了现有的粘土/ 橡胶纳米复合材料制备的方法, 对其进行了归类, 从技术难度和分散效果等方面进行了比较, 并提出了一些潜在的制备方法。其中, 作者认为工业化最可许的方法是粘土水分散体/ 橡胶乳液互穿纳米复合技术。最后,作者总结了粘土/ 橡胶纳米复合材料的一些特性: 高补强性、优异的阻隔性和良好的浅色及透明性。基于此, 对粘土/ 橡胶纳米复合材料在橡胶工业中的应用提出了一些设想和展望。     

利用AFM研究炭黑的微观分散

炭黑在橡胶中的分散程度对其补强性能的发挥至关重要,工业生产中用光学显微镜获得的胶料图像仅能判别炭黑粉团的聚集程度,表征混炼工艺是否合格。探究不同炭黑在橡胶中的微观分散程度,有助于从纳米尺度搞清楚炭黑分散程度对炭黑补强性能的贡献。使用原子力显微镜(AFM)获取硫化胶片截面的微观相图,表征出炭黑在橡胶中的分散程度,从分散程度角度解释了不同粒径和结构炭黑的补强性和耐磨性的差异。选取最具代表性的五种炭黑为原料,定量表征炭黑聚集体在天然橡胶中的分散程度,统计评价分析炭黑在橡胶中的聚集体尺寸分布和间距分布。结果发现:(1)炭黑原生粒径越小其炭黑微观分散程度越好;(2)N115粒径最小,在胶料中分布最均匀导致其补强性能最佳,但是粒径太小混炼困难;(3)N300系列炭黑在橡胶中,结构程度对炭黑微观分散程度的影响较小,但随着结构的增高,其补强性能更好。     

混炼插层法制备天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料

采用有机改性蒙脱土和新型补强性促进剂，通过混炼插层法制备了天然橡胶／蒙脱土纳米复合材料，用X射线衍射和透射电镜表征了纳米复合材料的结构和形态，用表观交联密度测定和红外光谱研究了蒙脱土与橡胶的相互作用，同时用X射线衍射法研究了混炼和硫化过程中天然橡胶分子链对蒙脱土的插层过程．结果表明，蒙脱土在橡胶基体中以纳米级厚度片层分散；补强性促进剂能加强蒙脱土与橡胶间的结合；天然橡胶分子链在混炼过程中便开始对蒙脱土进行插层，并主要在焦烧时间前的硫化诱导期内完成大部分插层过程，硫化开始后蒙脱土的纳米级分散进一步完善，直至硫化完成．添加2％～10％有机蒙脱土的天然橡胶／蒙脱土纳米复合材料的力学性能和动态力学性能优于40％N770炭黑补强的硫化胶．     

橡胶纳米复合材料研究进展及其发展前景

橡胶纳米复合材料的研究顺应了材料发展的必然规律。橡胶纳米复合材料最常用的制备方法是插层法。粘土补强的橡胶纳米复合材料强度大幅提高,并具有优良的气密性、阻燃性和耐热性,因而可广泛用于轮胎内胎、气密层等制品。金属或金属氧化物粉体等特殊性能纳米粉体的加入将赋予橡胶高强度、光学、电学、磁学、热学和声学特性,这将是今后功能高分子领域研究的重点。     

以炭黑为原料温和条件下液相生长碳(质)微带

以炭黑为原料,在温和条件下的无水乙醇相中,培养出从根本上不同于炭黑粒子聚集体结构的微米尺寸的带状结构碳(质)新型材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、电子衍射对新材料结构进行了表征。研究结果表明：在温和条件下的有机溶剂中以炭黑为原料制备出形态与结构完全不同于炭黑的带状晶体结构新型碳(质)材料,统计结果显示碳(质)微带的厚度约为1～5μm,宽度约为5～30μm,长度可达数毫米。     

纳米高岭土和白炭黑硫化橡胶复合材料

采用硫化和机械性能测试以及热重分析(TGA)和透射电子显微镜(TEM)等手段,对纳米高岭土(NK)和白炭黑(PS)各自填充的丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)、顺丁橡胶(BR)、三元乙丙橡胶(EPDM)等四种复合材料的硫化性能、力学性能、热稳定性能和微观结构进行了表征和时比.结果表明,纳米高岭土有效改善了橡胶前期硫化的操作安全性,加快了硫化速度,提高了生产效率.其橡胶复合材料具有优异的弹性,拉伸性能与白炭黑橡胶基本接近,撕裂强度和定伸强度比白碳黑稍差.纳米高岭石在橡胶基体中分散性良好,片层厚度小于100 nm,呈定向平行排列.纳米高岭石粒子与橡胶大分子之间良好的界面结合,是促进其热稳定性能提高的主要原因.图5,表3,参11.     

纳米ZnO对PET的力学性能影响

在PET中添加不同质量分数的纳米ZnO粒子,通过原位聚合反应得到纳米ZnO/PET复合材料.利用力学性能测试仪研究了该复合材料的力学性能,并利用透射电子显微镜对比观察了复合材料中纳米颗粒的分散情况.讨论了不同质量分数的纳米ZnO粒子对PET的力学性能影响.简单阐述了纳米ZnO粒子增强增韧PET材料的机理.     

纳米Al2O3/端基化环氧树脂复合材料的制备及力学性能研究

本文将环氧树脂E-51通过KH-550处理,获得端基化的环氧树脂后,再与未经改性的纳米Al2O3复合,制得纳米复合材料。运用红外光谱,对端基化的环氧树脂结构进行了表征和分析。通过透射电子显微镜(TEM)、能谱分析仪(EDS)分别对所制得的纳米复合材料中粒子的分散状态、粒子与树脂基体的结合情况、粒子表面元素进行了分析,并研究了纳米复合材料力学性能与偶联剂含量的关系。研究结果表明:采用环氧树脂分子端基化改性时,硅烷偶联剂KH-550的加入,改善了纳米Al2O3与环氧树脂之间的界面结合,复合材料的力学性能得到了一定程度的提高。     

纳米塑料

纳米塑料是定指用层状硅酸盐作为分散相,利用插层聚合、熔融插层等特殊工艺制备的聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料。层状硅酸盐主要来源于天然蒙脱土,故又称聚合物/粘土纳米复合材料[见于学术刊物,包括美国”科学”(Scjence)杂志和英国”自然”(Nature)杂志]。纳米塑料一词主要出现于工业性和商业性杂志中。蒙脱土的基本单元结构片层     

碳纳米管/天然橡胶复合材料的物理性能

为拓展碳纳米管应用领域,开发新型橡胶纳米复合材料,在碳纳米管预处理基础上,通过机械混炼方法将碳纳米管与天然橡胶复合。研究表明,与传统炭黑增强样品相比,碳纳米管在橡胶中的混入速度快,温升幅度小,混炼胶的硫化返原现象减轻。经过分散粘合体系处理,碳纳米管在橡胶中的分散性及界面粘合状况改善,热处理后复合材料的整体力学性能提高,对比炭黑增强样品,碳纳米管复合材料的弹性模量和玻璃化转变温度高,回弹及动态压缩性能好,并且热稳定性较高。     

PMMA/MWNT纳米复合材料原位合成及性能

利用相转移反应在羧基化碳纳米管的表面引入具有反应活性的苯乙烯双键,利用双键的反应性,与MMA单体进行自由基原位聚合反应,得到PMMA修饰的碳纳米管.这种聚合物修饰的碳纳米管可以在对PMMA有溶解效力的有机溶剂中溶解,利用FTIR,TGA,TEM等对这种聚合物修饰的碳纳米管的结构、修饰效率以及在有机溶剂中的溶解和分散性能进行了表征.结果表明,通过这种方法可以实现高分子链对碳纳米管表面有效修饰.利用这种原位聚合反应,不进行均聚物的分离可以一步得到聚合物基纳米复合材料.作为比较,相同量未经任何修饰的碳纳米管用相同的方法,在相同条件下也制备了PMMA纳米复合材料,并将两个样品中碳纳米管的分散状态用扫描电镜(SEM)进行了观察,同时对其力学性能与相同条件下得到的PMMA均聚物进行了比较.     

微波法制备碳纳米管负载ZnCdS纳米粒子及其光催化性能

用微波法制备了碳纳米管负载ZnCdS纳米复合材料(ZnCdS/CNTs).通过扫描电子显微镜(SEM),透射电镜(TEM)和X-射线粉末衍射(XRD)测试表明:平均粒径为25 nm六方纤锌矿结构的ZnCdS纳米粒子均匀分散在碳纳米管表面.ZnCdS/CNTs纳米复合材料在可见光下光催化降解甲基橙和罗丹明溶液.结果表明:催化剂用量为0.02g/L条件下,对初始浓度均为100mg/L的甲基橙和罗丹明溶液进行可见光光照50min后,降解率分别达到97%和96.7%;催化剂重复使用3次后,光照50min后甲基橙和罗丹明的降解率仍可达到92%和91%.     

反相微乳液法制备纳米PMMA-SiO_2复合微粒

以甲苯为连续相、水为分散相、十二烷基苯磺酸为乳化剂兼作催化剂、正戊醇为助乳化剂,制备反相微乳液.然后引入正硅酸乙酯(TEOS),在水核中形成二氧化硅纳米粒子.接着加入通过溶液聚合制备的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)共聚物的甲苯溶液,实现共聚物对纳米二氧化硅的包覆.通过TEM、FTIR、TG等测试,证实得到了共聚物包覆二氧化硅的核壳结构纳米粒,平均粒径约为36,nm.当共聚物中KH570质量分数为5%时,获得最高的包覆率,聚合物占复合粒子质量的47%.     

Influence of Dispersion of Nano-ZnO Particles in Polymer Matrices on Properties of Relevant Nano Composite Fibers

IntroductionIt is well knownthat nanoparticles have rich propertiesand are useful for functional composites . The nanometricsize ,leading to huge specific surface area up to or morethan1 000m2/g ,andtheir unique properties have attractedintensive interests . Thus many articles have elucidated thepreparation of polymer matrix nanocomposites( PMNC)[1 6]. Polymers are very i mportant matricesbecause of their flexibility and easy processing .Nanoparticles i mpart larger-size congeries because of…     

改性白炭黑与炭黑协同增强天然橡胶复合材料

为了改善填料的分散性,采用离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭黑(SiO_2),并制备改性白炭黑/炭黑/天然橡胶复合材料,通过傅里叶红外光谱(FT-IR),扫描电镜(SEM),动态力学分析仪(DMA),热失重分析仪(TGA)等分析方法,研究AMI改性对白炭黑/炭黑/天然橡胶复合材料微观结构、力学性能、动态力学性能的影响。结果表明:经AMI改性后,白炭黑粒子间的相互作用减小,团聚倾向减弱,且与炭黑并用后在橡胶复合材料基体中的分散性改善,弥散效应和界面作用增强,改性复合材料的硫化反应活化能降低,综合力学性能提高。此外,离子液体用量的提高有助于复合材料分子链有序性的增加,使复合材料的热稳定性增强。可见改性白炭黑与炭黑并用对橡胶有很好的补强效果。     

纳米复合材料分散相粒度分布评价

提出了一种纳米复合材料分散相粒度分布评价方法．该方法首先建立了分散相粒度分布模型。然后将纳米复合材料TEM图像二值化后与平行线阵列叠加，再提取纳米复合材料TEM图像中分散相颗粒图像与平行线交叠的信息，经过处理得到分散相的粒度分布参数，并评价分散相的粒度分布．将该方法实际应用于环氧树脂一纳米SiO2复合材料粒度分布评价，验证了该方法的可行性．     

高阻隔尼龙6/蒙脱土纳米复合材料薄膜的研制

通过原位插层聚合,在聚合管中实现连续化稳定制备剥离型尼龙6/蒙脱土纳米复合材料,并同聚乙烯共挤试生产出5层复合吹塑膜.采用XRD、TEM、力学性能测试和气体阻隔性能测试分析了材料结构同性能之间的关系.结果表明,蒙脱土在尼龙6基体中以纳米尺度剥离并均匀分散,材料的力学性能和气体阻隔性能有较大幅度的提高,薄膜加工性能优异,透明性好.     

磁性纳米复合纤维及磁性纸的制备与性能研究

以云杉纤维为原料,采用原位复合方法制备纤维素/磁性纳米复合纤维。用X-射线衍射、FTIR、SEM、AFM对样品的结构进行表征,用SQUID测定样品的磁性能。结果表明,磁性粒子在云杉纤维上以表面复合为主,腔内复合较少,其晶体类型主要为-Fe2O3,粒径为20～100nm;磁性测定显示样品具有超顺磁性,其饱和磁化强度Ms为14.7emu/g纤维。以不同方式将复合纤维添加到抄纸系统,制备了多层复合及磁性纳米复合纤维呈取向分布的磁性纸。与单独用磁性纤维抄造的纸相比,将磁性纤维与植物纤维配抄或抄造成多层复合纸后,纸页白度提高,强度性能显著改善,并具有较好的磁性能。     

Exfoliated sodium-montmorillonite in nitrile butadiene rubber nanocomposites with good properties

We prepared and utilized a novel ultrafine fully-vulcanized powder nitrile butadiene rubber (UFPNBR)/sodium montmorillonite (Na-MMT) nanocompound powder, in which nanoscale UFPNBR particles and nanoscale platelets of Na-MMT were isolated and stuck each other. When the UFPNBR/Na-MMT nanocompoud powder was mixed with crude nitrile butadiene rubber (NBR), UFPNBR particles could be easily dispersed in NBR matrix because of good compatibility, and nanoscale Na-MMT was also dispersed well in NBR matrix due to the carrier aidance of UFPNBR particle, thus the NBR/UFPNBR/Na-MMT ternary nanocomposites adapting to industry was fabricated. X-ray diffraction test and scanning electron microscopy (SEM) observation indicated that nanoscale Na-MMT was dispersed well in NBR matrix. Compared with NBR/Na-MMT binary composites, NBR/UFPNBR/Na-MMT ternary nanocomposites have shorter vulcanization time and higher flame retardancy due to the exfoliated Na-MMT in NBR matrix. Supported by National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50873049), Shandong Young Scientists Encouragement Foundation (Grant No. 2007BS04038), Scientific Research Foundation of Shandong Education Department (Grant No. J07YA12), and the Special Funds for Major State Basic Research Projects of China (Grant No. 2005CB623805)