橡胶工艺学第四章橡胶补强与填充体系资料.pptVIP

* 碳纳米管 原位增强技术可以克服传统短纤维橡胶复合材料加工过程中短纤维难分散、粘合及断裂的问题，是未来的发展方向。 四、短纤维橡胶复合材料的进展 * 第十节 新型纳米增强技术 * 一、插层复合法 插层聚合：就是将单体或聚合物分子插入到层状硅酸盐层间的纳米空间中，利用聚合热或剪切力将层状硅酸盐剥离成纳米结构单元或微区而均匀分散到聚合物基体中。 * 原理：首先将单体或聚合物插入经插层剂处理的层状硅酸盐片层之间，进而破坏硅酸盐的片层结构，使其剥离成厚为1nm,面积为100nmΧ100nm的层状硅酸盐基本单元，并均匀分散在聚合物基体中，以实现聚合物与黏土类层状硅酸盐在纳米尺度上的复合。 * 插层聚合 聚合物插层 按照复合过程分类: 剥离 * 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料 插层型纳米复合材料 剥离性纳米复合材料 * 2、层状硅酸盐 具有层状结构的粘土矿物主要有：高岭土、滑石、膨润土、云母四大类。应用较多的是2:1型黏土矿物，如钠蒙脱土、锂蒙脱土和海泡石等，其单元晶层结果如3-19图所示。 * 3、插层剂的选用原则 容易进入层状硅酸盐晶片间的纳米空间，并能显著增大黏土晶片间片层间距。 插层剂分子应与聚合物单体或分子链具有较强的物理或化学作用，利于插层反应的进行，增强界面黏结力，提高复合材料性能。 价廉易得，最好是现有的工业品。 * 二、溶胶-凝胶法 是一种通过元素烷氧化物经水解和缩合后生成元素氧化物的方法。 原理： 将硅氧烷和金属盐等前驱物溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，溶质发生水解反应生成纳米级粒子并形成溶胶，溶液经蒸发干燥转变为凝胶。 * 前驱物溶解在预形成的聚合物溶液中，在酸、碱或某些盐催化作用下，让前驱化合物水解成半互穿网络。 前驱物和单体溶解在溶剂中，让水解和单体聚合同时进行。 在聚合物和单体中引入遇无机组分能形成化学键的基团，增加有机-无机组分之间的相互作用。 种类 用该方法制备的纳米复合材料具有很高的拉伸强度和撕裂强度、动/静态压缩性能。 * 三、原位聚合增强法 原位聚合增强： 是指在橡胶基体中“生成”增强剂，在橡胶中混入一些与基体橡胶有一定相容性的带有反应性官能团的单体物质，通过适当的条件使其“就地”聚合成微细分散的粒子，从而产生增强作用。 * 不饱和羧酸金属盐增强橡胶就是“原位聚合”增强的典型例子。 1.不饱和羧酸盐的制备 一般是通过金属氧化物或氢氧化物与不饱和羧酸进行中和反应制得的。 MDMA，甲基丙烯酸镁 * 2.不饱和羧酸盐对橡胶力学性能的影响 * 3.不饱和羧酸盐补强橡胶的机理 由于不饱和羧酸盐是反应性填料，在硫化过程中参与了橡胶的交联反应。 日本学者提出了以下反应机理：在硫化过程中，不饱和羧酸盐在橡胶中发生“溶解-扩散-聚合-相分离”的反应过程。 * * 不饱和羧酸盐是双官能团的反应性填料，在硫化工程中发生原位聚合反应，使硫化胶具有优异的性能，因此在众多的领域中发挥重要的作用。 3.不饱和羧酸盐增强橡胶的应用 * 合成橡胶的增强一直是橡胶领域的重要研究课题。 炭黑和白炭黑增强一直占据着主导地位，统治着橡胶工业。 原位纳米复合技术的高分散性、可设计性（物理化学结构、界面、形状、尺寸及其分布等）却是橡胶技术追求的理想境界。 * 橡胶纳米增强研究的重要方向： ——发展价格低廉的新型纳米增强剂 ——寻找更科学、适用的纳米复合技术 ——利用纳米复合技术开发特种和功能性新型纳米复合材料，以填补炭黑和白炭黑增强弹性体的性能空缺。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * * 包容胶的测算Medalia经验公式 * 二.炭黑的性质对混炼过程及混炼胶的影响 对混炼吃料及分散的影响： 炭黑的粒径越细混炼越困难，吃料慢、耗能高、生热高、分散越困难。主要是因为粒径小，比表面积大，需要湿润的面积大。 炭黑结构对分散影响明显，高结构比低结构的吃料慢，但分散快。 炭黑的粒径、结构和表面性质均有所影响。 * 炭黑胶料混炼时间与分散程度、流变性能、橡胶物理机械性能的关系见下图 * 对混炼胶粘度的影响： 炭黑粒子越细，结构度越高，填充量越大，会使混炼胶黏度越高，流动性越差。结构及用量对胶料粘度的影响可用Einstein-Guth公式估算。 * 混炼过程中，炭黑聚集体会发生部分破坏，其炭黑的DBP值随薄通次数的增加而减少。 * 一般来说，炭黑的结构性高，混炼胶的挤出工艺性能较好，