用天然鲜胶乳制备蒙脱土NR纳米复合材料.pdfVIP

用天然鲜胶乳制备蒙脱土／NR纳米复合材料 敖宁建 510632) (暨南大学生物医学丁程研究所，广东广卅I 由于自由体积大，分子间作用力小，结晶能力差，绝大多数橡胶如果不经过补强，其综合性 能(包括强伸、硬度、耐磨、疲劳等)无法达到应用目的。因此，自橡胶二L业化应用开始，人们 就一赢致力于橡胶增强方式的机理及相关技术的开发研究。从氧化锌的使用到炭黑的发现，再到 各种各样的填充补强剂和补强技术的开发应用，寻找高效、简便、经济的增强方式和增强剂历来 是橡胶科学研究的重点和热点“。1。 在选择无机填充增强体系时，层状硅酸盐以其独特的结构和性能得到广泛关注，虽具应用价 值的是蒙脱土。蒙脱土属粘土矿物，我国有丰富资源，已经发现，通过与橡胶复合，在粘土达到 良好分散时，可极大地改善材料性能，因此具有广阔的发展前景””。 目前，国内外制备粘土／ 橡胶复合材料的方法包括：(1)单体原位反应插层法；(2)液体橡胶反应插层法；(3)大分子熔 体插层法；(4)大分子溶液插层法；(5)大分子乳液插层法等。不难发现，这些方法普遍存在制 备过程复杂、工艺不易控制、粘土含量高时无法均匀分散、成本高等缺点”…。 本文在解决了使蒙脱土剥离成纳米级片层并以纳米尺度均匀分散在橡胶基体中等技术问题 后，直接采用天然鲜胶乳制备蒙脱土厌然橡胶(NR)复合材料，研究复合材料结构和力学性能 变化，希望为天然橡胶初加工产业在胶园直接制备高性能、低成本天然橡胶纳米复合材料提供理 论指导。 1材料与方法 1．1材料 有机蒙脱土(OMMT)为浙江华特公司生产，天然鲜胶乳为中国热带农业科学院实验农场生 产，溶剂为实验室试剂，橡胶加工助剂为市售工业品。 1，2有机蒙脱土悬浮液的制备 将一定量有机蒙脱土按比例与多种溶剂混台，激烈搅拌1-5小时。 1．3天然橡胶／粘土复合材料的制备 等步骤制备粘土／天然橡胶复合材料。 1．4复合材料性麓测试及结构观察 根据国家标准测定粘土／天然橡胶复合材料力学性能。在JSM．B00扫描电镜下观察粘土颗粒 结构及其在复合材料中分布。 2结果与讨论 2．1粘土粒子的形态结构 SEM研究表明，采用多溶剂分散法制各的有机蒙脱土悬浮液，蒙脱士已经被剥离成均匀的 片层，形状为长条形，片层厚度达到100．200rim(图1)，同时，粘土粒子咀独立颗粒均匀分散 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No。 51 丁橡胶相rrl，粘土片层‘j橡胶之间的相界面结台良好(图2)。 um) 2um) 图1多溶剂方法制备粘士形态结构(Bar-1 图2粘土在复合材料中分布结构(Bar=2 2．2天然橡胶／粘土纳米复合材料的性能 图3粘土古量与材料定伸麻力关系 图4粘土含量与材料拉伸强度关系 图5粘七含量与材料扯断伸长率关系 图6粘十含量与材料硬度关系 52 ㈥3-6分别为蒙脱土／天然橡胶复合材料的力学性能，可以看出，复台利料的定伸应力、拉 伸强度、硬度等均较人程度提高。由图3可知，蒙脱十／大然橡胶复合材料的300％{11500％2#tft 应力随蒙脱上填充量增加而增大，其巾，300％定伸应力增加幅度较缓慢，而500％定伸威力增加 增加到1】．75MPa。 由图4看出，复合材料拉伸强度随有机土填充量的增加出现双峰分布现象，低填充量的蒙脱 土就可使复合材料的拉伸强度明显提高，加入2％蒙脱士，复合材料拉伸强度即从17．71MPa提高 圈5可看出，材料扯断伸长率随有机土填充量增加有下降趋势，但下降幅度不大，复合材料保持 高弹性。图6显示，复合材料的硬度随蒙脱士填充量的增加而增大，在土填充量8％达到稳定值。 总体看来，直接采片j天然鲜胶乳制备蒙脱土厌然橡胶复合材料，在多溶剂技术的支持下， 达到微、纳米尺度并良好分散的蒙脱土对提高复台材料力学性能的作用相当明显，可应用于制备 天