碳纳米管/炭黑并用导电橡胶的制备与性能研究

文章基于溶液共混法,制成了一种新型的碳纳米管/炭黑/硅胶多相复合材料.实验利用TEM、压阻测试平台等手段表征和分析了碳纳米管的功能化、添加比例对复合材料性能的影响.实验结果表明:功能化可以有效改善碳纳米管的表面特性,进而改善其在聚合物中的分散性;不同维度纳米材料(碳纳米管/炭黑)的并用会在橡胶体系中形成“葡萄串”结构,...     

双尺度炭黑粒子复配对天然橡胶复合材料性能的影响

采用炭黑N660、N110复配制备炭黑/天然橡胶复合材料。通过扫描电镜(SEM)和橡胶加工分析仪(RPA)等表征方法对不同互配比的炭黑/天然橡胶复合材料的微观结构及性能进行表征。研究了不同互配比的炭黑对天然橡胶复合材料的动态力学性能及耐切割性能的影响。研究结果表明,恰当的双尺度炭黑复配可降低炭黑粒子之间的相互作用,从而明显改善炭黑在橡胶复合材料中的实际分布粒径,提高炭黑的分散性。橡胶复合材料的动态损耗可能是橡胶分子链之间的摩擦损耗、橡胶和炭黑的界面摩擦损耗、炭黑粒子之间的摩擦损耗共同作用的结果。当炭黑N110和N660互配比为40:10时,试样良好的实际粒子分散性和较高的结合胶含量使其具有最小的动态损耗因子,同时表现出最好的耐切割性能。     

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。     

碳纳米管/橡胶复合材料的制备方法及力学性能研究进展

由于具有质量轻、大长径比以及优异的力学性能和独特的导电性能等特点,碳纳米管(carbon nanotubes,简称CNTs)被认为是优异的纳米增强体.制备高性能CNTs/聚合物复合材料显著依赖于CNTs与聚合物基体之间的界面结合、CNTs在基体中的分散性和复合材料制备方法等.笔者首先概述了CNTs/橡胶纳米复合材料的制备方法,讨论了CNTs改善复合材料的界面效果及工作原理,其次分析了CNTs增强橡胶纳米复合材料力学和电学性能的机理,最后展望CNTs增强复合材料力学和电学性能的新途径.     

胶乳反应改性法制备炭黑填充型丁腈橡胶复合材料

在以丁腈橡胶(NBR)胶乳、炭黑(HAF)为主的体系中，通过引入适当的单体——甲基丙烯酸甲酯(MMA)或丙烯酸丁酯(BA)，利用单体对橡胶乳液的接枝，与HAF表面产生化学结合，从而改善了炭黑在橡胶中的分散性，加强了橡胶与炭黑之间的结合，制备出了具有优良力学性能和耐热性能的炭黑填充丁腈橡胶复合材料．文中还考察了NBR、HAF与单体的接枝效果，并对复合材料的力学性能、热性能及动态力学性能进行了研究，通过扫描电镜(SEM)探讨了复合材料的微观结构、     

浸胶用间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)成膜性及其胶膜撕裂性能的研究

浸渍液在帘子线表面形成的胶膜情况及膜的撕裂性能是影响玻璃纤维与橡胶之间抗疲劳粘合界面破坏的主要原因。分析研究了由间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)组成的纤维增强橡胶复合材料浸胶剂的成膜性能，并从R／F、RF／L及L的不同种类及比例研究了成膜性及胶膜的撕裂性能，为分析玻璃纤维增强橡胶复合材料界面破坏和生产上确立最优的浸胶液提供了一定的依据。     

搅拌速度对胶乳共沉法制备NR/CB复合材料性能的影响

本文研究了搅拌速度对胶乳共沉法制备NR/CB复合材料过程中橡胶(NR)与炭黑(CB)的吸附共沉行为及NR/CB复合材料性能的影响。研究结果表明：搅拌速度可显著影响橡胶与炭黑的交替吸附共沉行为,而交替吸附共沉行为对胶乳共沉法制备复合材料的炭黑分散性有重要影响。用3000r/min的搅拌速度可获得最好的交替吸附共沉行为效果,从而获得最好的炭黑在复合材料中的分散。3000r/min搅拌速度胶乳共沉法制备NR/CB复合材料的ΔG"最小,且具有最小的粒子间相互作用程度,最高的填料和橡胶之间相互作用程度、最高的物理交联程度以及最快的填料网络重组速度,所以该复合材料具有最高的100%、300%定伸应力。     

搅拌速度对胶乳共沉法制备橡胶/炭黑复合材料性能的影响

研究了搅拌速度对胶乳共沉法制备NR/CB复合材料过程中橡胶(NR)与炭黑(CB)的吸附共沉行为及NR/CB复合材料性能的影响。研究结果表明:搅拌速度可显著影响橡胶与炭黑的交替吸附共沉行为,而交替吸附共沉行为对胶乳共沉法制备复合材料的炭黑分散性有重要影响。用3 000 r/min的搅拌速度可获得最好的交替吸附共沉行为效果,从而获得最好的炭黑在复合材料中的分散。3 000 r/min搅拌速度胶乳共沉法制备NR/CB复合材料的ΔG'最小,且具有最小的粒子间相互作用程度,最高的填料和橡胶之间相互作用程度、最高的物理交联程度以及最快的填料网络重组速度,所以该复合材料具有最高的100%、300%定伸应力。     

静电组装法制备CB/CNTs导电复合材料

用表面活性剂分别对炭黑、碳纳米管进行表面修饰，并采用超声波分散仪对其进行分散处理。探讨了添加几种不同分散剂超声分散的效果。利用相反电荷相互吸引原理，将带有相反电荷的炭黑和碳纳米管，静电组装成CB/CNTs导电材料。实验结果表明：表面活性剂可使炭黑、碳纳米管表面附有相应电荷，有效分散炭黑、碳纳米管。且静电组装法制得CB/CNTs复合材料，导电性能得到良好改善。     

芳纶短纤维对丁腈橡胶的增强作用

未经粘合处理的芳纶短纤维对丁腈橡胶也有明显的增强作用．通过对芳纶、尼龙及腈纶短纤维增强橡胶复合材料的性能研究,发现芳纶纤维在开炼机上混炼过程中,出现纤维劈裂和原纤化,既增大了纤维的表面积,又使主纤维通过原纤维相互缠结．结果表明：纤维与基体拔脱力的增加,是芳纶短纤维增强丁腈橡胶复合材料拉伸强度和溶胀性能提高的主要因素．     

碳纳米管／废胶粉复合材料的实验研究

通过机械混合方法将碳纳米管与废胶粉制备复合材料。结果表明：随着搅拌时间的变化,阻尼性能在搅拌10min时,出现一个最大值;复合材料内部出现了碳纳米管的富集区域和碳纳米管较少的区域,搅拌10min时界面结合相对较好;随着碳纳米管质量的增加,废胶粉复合材料的阻尼性能逐渐减小,拉伸强度则呈现和阻尼性能相抵触的规律。     

活性硅酸钙填充丁苯橡胶复合材料性能研究

以活性硅酸钙、炭黑、白炭黑为原材料,使用硅烷偶联剂对其进行改性,采用熔融共混法制备丁苯橡胶复合材料,研究了改性剂种类、添加量、硅酸钙填充量、与炭黑、白炭黑配合比例对丁苯橡胶复合材料硫化性能、力学性能的影响.研究表明：添加硅酸钙后,复合材料的硫化性能得到优化;在与白炭黑或炭黑配合填充时,可明显缩短硫化时间、降低最小扭矩,提高了胶料的压延性能和生产效率;在低拉伸率范围内,硅酸钙表现出优异的补强性能,可替代或部分替代昂贵的炭黑、白炭黑等传统填料,以降低橡胶制品的经济成本.     

碳纳米管/粉末丁苯橡胶复合材料改性聚丙烯

为获得性能优良的复合材料,利用辐射交联和喷雾干燥法,制备全硫化交联碳纳米管(CNT s)/粉末丁苯橡胶(SBR)复合材料,用熔融共混法对聚丙烯进行三元体系改性。结果表明:当SBR、CNT s和苯甲酸钠(相对于纯PP的质量)用量分别为15%、2%和2%时,改性后PP的冲击韧性提高了120%,拉伸强度提高了6%,扯断伸长率提高了55%,弯曲强度提高了20%。     

三维互通CNTs/Cu复合材料的制备及力学性能研究

对CuCr合金粉末固溶时效处理之后进行预烧结,得到CuCr预压块。以此预压块为基底,采用化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）工艺和放电等离子烧结（sparking plasma sintering, SPS）工艺成功制备了三维互通的碳纳米管/铜（carbon nanotubes/Cu, CNTs/Cu）复合材料。采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）,拉曼光谱仪等表征碳纳米管的微观组织结构,利用微拉伸试验机测试复合材料的力学性能。研究结果表明,Cr作为催化剂,对碳纳米管的形貌影响很大,碳纳米管的质量也会对复合材料的力学性能产生影响。当Cr的质量分数为0.6%时,碳纳米管在铜基体表面均匀分布,CNTs/Cu复合材料的力学性能最佳。经SPS烧结和轧制之后,复合材料的导电率和屈服强度分别达到了82.4% IACS和349 MPa,断裂伸长率高达6.4%,这是由于CNTs的加入,起到了第二相强化的作用,提高了复合材料的力学性能。     

碳纳米管在碳纤维纸上的生长研究

采用酞菁铁(FePc)作为碳源和催化剂源,利用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维纸(CFP)上生长碳纳米管(CNTs),从而制备了碳纳米管/碳纤维纸复合材料,并利用扫描电镜(SEM)测试、X射线衍射(XRD)测试、接触角测试、电导率测试和孔隙率测试等方法对其结构和性能进行了表征.结果表明,碳纳米管能在碳纤维纸表面生长;表面生长碳纳米管后,碳纤维纸的疏水性、孔隙率和电导率均有所提高.     

炭黑／橡胶涂层复合材料导电性能的研究

本研究了橡胶／炭黑复合材料体系的导电性能。实验指出，其电阻率随温度的变化呈不同强度的正温度系数（ＰＴＣ）效应，讨论了不同炭黑粒子填充率，橡胶基体的性质，炭黑的结构及表面性质，加工工艺和硫化条件等对室温电阻率及ＰＴＣ效应的影响。     

原位法制取碳纳米管/尼龙6复合材料

为改善尼龙 6 (PA6 )的力学性能 ,加入碳 nm管(CNTs)与之复合 ,制作 CNTs/ PA6复合材料 ,以提高基体PA6的力学性能 ,特别是抗拉强度。通过采用原位法复合CNTs与 PA6 ,获得了由 OC C化学键连接的、理想的CNTs/ PA6界面的、且 CNTs在基体 PA6中分散均匀的CNTs/ PA6复合材料 ,其抗拉强度有较大幅度的提高 ,同时还保持较高的冲击韧性和延伸率。经检测 ,CNTs/ PA6复合材料的断裂界面不象其它纤维增强 PA6复合材料那样在纤维 / PA6界面上 ,而是在 PA6包裹层与 PA6基体界面上。研究结果表明 ,采用原位复合法 ,CNTs能够对 PA6基体起到很好的增强作用     

碳纳米管束与炭黑并用对天然橡胶加工性能和静态力学性能的影响

研究了不同长径比的多壁阵列碳纳米管束（carbon nanotube bundles，CNTBs）非等量替代炭黑N234并用的填料增强体系对天然橡胶加工性能和静态力学性能的影响，结果表明，随着CNTBs长径比的增大和用量的提高，天然橡胶纳米复合材料的加工性能变差，硫化速率下降，而硫化返原现象减轻，加工安全性得到改善；随着CNTBs长径比的增大和用量的提高，材料的静态力学性能逐渐提高，出现纳米增强效应。通过Mooney Rivlin模型分析材料的应变诱导结晶情况，推测得到CNTBs长径比与应变诱导结晶起始点的关系；材料的抗撕裂性能改善比较明显，主要原因是CNTBs较高的比表面积使其与橡胶分子产生了较多的界面。