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[纳米橡胶复合材料的研究]答案列表
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2025-06-18 14:10
回答:匿名

炭黑和白炭黑作为橡胶增强剂长期以来被广
泛使用,随着纳米技术的兴起,产生了把炭黑和白
炭黑纳米级粉体通过常规机械共混方式与橡胶进
行纳米复合的技术—— “熔体粉体共混纳米复合
技术”_3-5].但由于炭黑或白炭黑粉体尺寸小,视
密度低,橡胶熔体粘度高,在橡胶基质中炭黑或白
炭黑纳米粉体很难均匀分散。此外,由于纳米粉
体粒径小,表面能大,易于团聚,通常以二次聚集
体的形式存在,这在一定程度上对其增强性能产
生不同导向和不同程度的影响。
为了增加纳米材料与橡胶的界面结合力,提
高其分散能力,需对纳米材料进行表面改性,从而
提高纳米粒子与橡胶大分子间的作用力,同时调
整加工时橡胶的粘度,改进混炼工艺。改进措施
有,1)添加界面改性剂,即分散剂、偶联剂等;2)
纳米粒子表面改性,可采用表面覆盖改性、机械化
学改性、外膜层改性、局部活性改性、高能量表面
改性和利用沉淀反应进行表面改性;3)将熔体粉
体混合改为橡胶溶液或乳液与纳米粒子的混合,
或将纳米粒子预处理后分散在橡胶聚合单体中,
然后进行本体或溶液聚合。
2.2 纤 橡胶纳米复合材料
纤维增强橡胶复合材料,由于纤维与橡胶的
性能差别很大,使用不同的纳米纤维 J,如凹凸
棒土、纳米晶须、碳纤维等,可赋予这种橡胶复合
材料的不仅仅是强度性能的提高,更重要的是赋
予其耐磨性、传导性(包括导热性和导电性)等特
殊性能。作为复合材料,纤维与基质的结合强度
是至关重要的。如制备纳米碳纤维橡胶复合材
料 ,由于碳纤维的表面基本上是惰性的,它与
橡胶直接复合难以获得足够的结合力,必须预先
进行表面处理。经表面处理后,表面积增大,表面
活性基团(如一COOH,一OH等)浓度增加,从而
有利于碳纤维与橡胶的浸润和粘结。目前,针对
不同种类的纳米纤维,橡胶/纤维纳米复合材料的
制备技术主要有熔体直接共混法、原位聚合反应
法、溶液共混共沉法等。由于现有的纳米纤维种
类较少,制备技术不完善,橡胶纤维纳米复合材料
还只是在特种材料和功能材料方面开展了应用。
2.3 橡胶/粘土纳米复合材料
橡胶/粘土纳米复合材料的合成方法可以分
为5大类 ,1)插层复合法;2)原位复合法;
3)共混法;4)分于复合材料形成法;5)其他合成
法。其中,插层复合法制备纳米橡胶复合材料是
当今研究较为活跃,工业前景看好的方法。
粘土的基本结构单元是由一层铝氧八面体夹
在2个硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的层
状结构,其晶层表面氧元素的比重较大,层与层间
因共用氧原子而形成非常紧密的结合。在制备橡
胶/粘土纳米复合材料时,常采用有机阳离子(插
层剂)进行离子交换而使层间距增大,并改善层
间微环境,以有利于单体或聚合物插入粘土层间
形成纳米复合材料。常用的插层剂有二烯类聚合
的季铵盐,烷基铵盐和其他阳离子型表面活性剂
等,并由此衍生出单体原位反应插层法、液体橡胶
反应插层法、大分子熔体插层法、大分子溶液插层
法、大分子乳液插层法等制备技术。由于粘土在
橡胶/粘土纳米复合材料中为形状比非常大的片
层填料,限制大分子变形的能力比球形增强剂更
强,从而使橡胶/粘土纳米复合材料具有较高的模
量、硬度、强度,较低的弹性,其应用发展潜力很
大。
采用纳米材料填充的橡胶复合材料,可增加
其拉伸强度,并在一定数量范围内出现极大值。
如填充纳米SiO 的橡胶复合材料,在SiO 的体
积百分含量为4%左右时,拉伸强度达到最大值。
3.2 对材料的增塑作用
对采用普通CaCO 、微米级CaCO 、纳米级
CaCO 填充橡胶复合材料进行比较,随着颗粒粒
径的减少,材料的断裂伸长率提高。
3.3 对材料的杨氏模量的影响
对于相同的基体、填料和处理方法,微米级填
料使复合材料的杨氏模量增长平缓,而纳米级填
料则可使复合材料的杨氏模量大幅上升。这是由
于纳米材料的比表面积大,表面原子数占原子总
数比例大,使纳米材料易于与聚合物充分吸附、键
合。
2009-10-29 23:42
回答:匿名

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06/18 14:10
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