非(白)炭黑补强填料在橡胶中的应用研究进展

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非(白)炭黑补强填料橡胶中的应用研究进展
李玉芳,伍小明
摘 要:概述了非(白)炭黑补强填料碳纳米管、凹凸棒土以及蒙脱土等新型补强填料在橡胶中的应用研究进展,指出了其今后的发展方向。
关键词:橡胶;填料;补强;研究进展女用站式小便器
补强填料在橡胶加工中可以提高橡胶的力学性能,满足胶料加工工艺要求,减少胶料的收缩率,有利于成型,并有助于胶料在硫化后的形状和尺寸稳定性;有些品种还可以降低生产成本,提高橡胶的阻燃、导电和耐热等[1]。橡胶用补强填料除了炭黑、白炭黑以及炭黑/白炭黑双相填料等之外,还有碳纳米管、凹凸棒土、蒙脱土等。概述了非(白)炭黑补强填料凹凸棒土、碳纳米管以及蒙脱土等在橡胶中的应用研究进展,指出了其今后的发展方向。
1 碳纳米管
耿洁婷等[2]研究了端羟基聚丁二烯(HTPB)包覆多壁碳纳米管(M W N T s)的制备及其对顺丁橡胶(BR)
的补强效果。结果表明,将MWNTs与HTPB 研磨,可使聚合物包覆在M W N T s表面,显著提高M W N T s在甲苯等溶剂中的溶解性;对M W N T s进行羧酸化处理可进一步改善HTPB对MWNTs的包覆效果,提高MWNTs在BR中的分散性,增强MWNTs与BR 的界面粘合力,使其在BR基体中表现出更好的补强效果。
秦颖等[3]研究改性碳纳米管对三元乙丙橡胶硫化特性、物理性能和粘合性能的影响。结果表明,随着改性碳纳米管用量的增大,胶料的交联密度先增大后减小,门尼黏度增大,P a y n e效应增强,加工性能变差;硫化胶的拉伸强度先增大后减小,撕裂强度呈增大趋势;粘合性能先提高后下降,改性碳纳米管用量为6份时粘合力最大。
张华知等[4]以2种不同型号的短多壁碳纳米管(管径O D为20-30n m和30-50n m,长度皆为0.5-2μm)与炭黑N330混合成复合填料,采用混炼法讨论其对天然橡胶的补强作用。结果表明:碳纳米管对橡胶的拉伸强度、定伸应力、硬度等方面有着显著的影响;不同管径的碳纳米管由于其自身性能的差异,对天然橡胶的性能有不同的影响。碳纳米管的不同添加量对天然橡胶补强的各性能有非常大的影响。
2 凹凸棒土
杨慧等[5]以AT为补强剂,采用机械共混法制备了具有优异力学性能的AT/硅橡胶(MVQ)复合材料。考察了AT、改性剂、硫化剂双-2,5、羟基硅油对凹凸棒土/硅橡胶复合材料性能的影响。结果表明,AT
对硅橡胶具有较好的补强作用,凹凸棒土为80份时,AT/MVQ复合材料物理机械性能较佳;采用KH550 1.2份对AT进行改性,AT/MVQ 复合材料的拉伸强度提高了31.6%,撕裂强度提高了19.3%,100%定伸应力提高了131%,硫化剂双-2,5为2.0份、羟基硅油为5.6份时,AT/MVQ复合材料的拉伸强度最大可达8.38MPa。
陈红瑞等[6]选择分别含有氨乙基和巯基的两种硅烷偶联剂协同改性具有纳米纤维结构的AT作为橡胶的补强填料。研究了凹土改性工艺及填充量对改性凹土(MAT)填充丁苯橡胶(MAT/SBR)力学性能的影响。结果表明:尽管AT未经阳离子化处理,橡胶分子链通过机械混炼就能插层到凹土层间,形成插层型的MAT/SBR复合材料。MAT/SBR的拉伸强度和撕裂强度分别由补强前的1.73M P a和9.78kN/m提高到21.31MPa和77.67kN/m。
非(白)炭黑补强填料在橡胶中的应用研究进展
弯头制作
王再学等[7]研究了A T用量对三元乙丙橡胶性能的影响。结果表明:AT的加入使硫化时间增加;随着AT用量的增加,混炼胶的拉伸强度先增大后降低,邵尔A硬度呈增大的趋势。对比老化前,老化后所有配方的拉伸强度、邵A硬度均增大,扯断伸长率降低。随着AT用量的增加,压缩永久变形也呈增加的趋势。
3 蒙脱土
任宗文等[8]采用改性蒙脱土和橡胶熔体插层法制备了OMMT/EPDM纳米复合材料,利用橡胶加工分析仪研究了高分散蒙脱土/聚合物纳米复合材料在剪切加工过程中蒙脱土片层填料网络结构的变化过程。结果表明,复合材料系中蒙脱土片层填料网络结构在10%剪切应变内为弹性变化,在10%剪切应变以上会发生一种短时间内不可恢复的破坏。
夏艳平等[9]以双十八烷基二甲基氯化铵(D1821)改性蒙脱土(M M T),考察了室温混炼及熔融混炼对甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)/MMT及MVQ/ M M T-D1821复合材料拉伸强度、热性能及微观形貌的影响。结果表明,改性后的M M T层间距由1.25nm扩大到了3.97nm,熔融混炼比室温混炼更有利于形成插层结构,且复合材料拉伸强度更大,当MMTD1821含量为30份(质量份,下同)时,复合材料的拉伸强度最大为6.0MPa,但材料的热性能有所降低。
赵祺等[10]采用溶液插层法分别制备了含乙烯基的有机蒙脱土(V M M T)和不含乙烯基的有机蒙脱土(OMMT),并通过与三元乙丙橡胶(EPDM)机械共混方法制备了VMMT/EPDM、OMMT/EPDM两种纳米复合材料,对复合材料的力学性能和气体阻隔性能进行了研究。实验发现:当添加相同份数有机蒙脱土时,VMMT/EPDM复合材料的力学性能和气体阻隔性能优于OMMT/EPDM复合材料;当有机蒙脱土添加量为5份时,OMMT/EPDM的拉伸强度提高了60%、100%伸长模量提高了68%,N2透气率降低了29%;当有机蒙脱土添加量为7份时,V M M T/ E P D M的拉伸强度提高了99%、100%伸长模量提高了157%、N2透气率降低了52%。结果表明:通过含乙烯基官能团的有机插层剂改性后,有机蒙
脱土/E P D M纳米复合材料的力学性能和气体阻隔性能显著提高。
4 其它
除了上述几种物质之外,橡胶新型补强填料还有硅藻土以及滑石粉等。
武卫莉等[11]为了研究最适合氟橡胶的填料体系,分别以硅藻土、炭黑和白炭黑为增强填料,氟橡胶为基质制备复合材料,并分别加入硅烷偶联剂KH550、KH590或Si69以提高填料与氟橡胶的相容性。结果表明,最适合氟橡胶的填料是硅藻土与白炭黑以质量比8/12的复配体系,最佳的偶联剂为2.0份的KH550。扫描电镜的观察证明K H550提高了硅藻土与氟橡胶的相容性,红外光谱分析表明KH550改性硅藻土/白炭黑复配填料与氟橡胶发生了交联反应,热重分析表明该体系提高了氟橡胶的耐热性能。
王煦等[12]为使滑石粉补强橡胶(NBR),研究了滑石粉的粒径、用量和表面经偶联剂处理时对N B R硫化胶的力学性能影响。结果表明:滑石粉在粒径很小、用量适中时才显示较好的补强效果,2500目、60份时橡胶的拉伸强度为13.5M P a、撕裂强度41.4k N/m;用质量分数为1%的K H550处理滑石粉,橡胶的综合性能获得进一步提高,其拉伸强度可达14.1M P a、撕裂强度48.1k N/m,S E M分析指出这与偶联剂改善了滑石粉在NBR中的分散性及相容性有关。小型迷你封口机怎样封口
5 结束语
在橡胶行业中,补强填料的应用不但可以改善橡胶性能,而且还可赋予橡胶许多新的特性,同时便于加工,降低成本,大大提高了橡胶产品的性价比。新型填料的不断涌现为橡胶改性提供了大量的新素材,拓展了橡胶补强技术和功能橡胶材料领域的研究思路。但目前应用较多的仍然是炭黑、白炭黑等常用品种,凹凸棒土、碳纳米管等新型补强填料虽然进行了一些研究,但还没有进行大规模推广应用,今后除了加强橡胶补强的过程中粒子与橡胶基体的作用机理的研究,拓展补强复合材料的表征和检测手段之外,更为重要的是要加快相关的应用开(下转第11页)
Research Progress of Molybdenum disulfide/rubber composites
Chen Xuming, Guo Jianhua
(School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology,
Guangzhou 510640, China)
A bstract:Molybdenum disulfide (MoS2), with two-dimensional (2D) layered
structure similar to graphene, shows superior physical and chemical
properties and comprehensive applications in rubber composites. In this paper, the exfoliation and surface modification of nano-MoS
2
are reviewed.
The preparation of MoS
2
/rubber composites is introduced. The composites
obtained by blending MoS
2
一种关注with different rubbers such as nitrile rubber, styrene-butadiene rubber, nature rubber and silicone rubber are also
presented. The future development trend of the MoS
2
/rubber composites is prospected.
Keywords:Molybdenum disulfide, Rubber, Composites, Progress
(上接第13页)发和推广力度,以促进相关行业健康稳步发展。
参考文献
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