碳纳米管预处理方法对天然橡胶_纯化碳纳米管复合材料力学性能的影响.pdfVIP

合成橡胶工业，2004 - 11 - 15 ，27 （6 ）：348 ~ 351 实 验 CHINA SYNTHETIC RUBBER INDUSTRY 三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三 碳纳米管预处理方法对天然橡胶/ 纯化碳纳米管 复合材料力学性能的影响 1，2 1 1 隋 刚 ，梁 吉 ，朱跃峰 （1. 清华大学 机械工程系，北京100084 ；2. 北京化工大学 材料科学与工程学院，北京 100029 ） 摘要：纯化后的碳纳米管（CNT ）分别经过球磨、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠或分散- 黏合体系预 处理，再与100 份（质量）天然橡胶（NR ）混炼，可制备NR/ 纯化CNT 复合材料。结果表明，纯化CNT 直 接与NR 混炼，前者在NR 中的分散效果不好，二者的界面结合欠佳。纯化CNT 经球磨后，团聚程度增 加，对复合材料力学性能影响不大。经表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理后的纯化CNT ，内聚能下降， 用差示扫描量热法（DSC ）测定复合材料的DSC 曲线表明，复合材料的结晶熔融峰面积增大，力学性能 降低。用分散- 黏合体系处理纯化CNT ，可同时提高纯化CNT 在橡胶中的分散效果及界面黏合性，试 样结晶熔融峰变得不明显，因此该复合材料的邵尔A 型硬度提高，拉伸强度、300% 定伸应力和撕裂强 度等优于其他试样。 关键词：碳纳米管；天然橡胶；复合材料；微观结构；力学性能；增强 中图分类号：TO 314. 24 文献标识码：A 文章编号：1000 - 1255（2004 ）06 - 0348 - 04 在橡胶工业中，对纳米炭黑、白炭黑和黏土等 1. 2 试样制备 分散相与橡胶基质的复合已有诸多研究。由于纳 实验配方（质量份，下同） NR 100 ，ZDO 4 ， 米粒子具有特殊的表面效应、量子尺寸效应和宏 硬脂酸3 ，防老剂40 10/ 防老剂 RD （质量比）为 观隧道效应，因此由其制备的纳米复合材料具有 1. 5/ 1. 5 ，促进剂 DM/ 促进剂 CZ/ 硫黄（质量比） 许多优异的性能［1 ~ 3 ］。但对于新型准一维纳米材 为0. 1/ 1. 3/ 1. 4 ，纯化CNT 或CB 为变量。 料———碳纳米管（简称 CNT ）在橡胶复合材料方 混炼及硫化 采用母胶法两段混合，在上海 面的研究报道还很少。CNT 具有由单层或多层 双翼橡塑机械有限公司生产的! 160 mm 320 mm 石墨片卷曲而成的无缝纳米级管状壳层结构，本 开炼机上混炼。工艺条件为：辊温40 ~ 70 C ，辊距 身有着优良的物理性能和力学性能，作为复合材 由1. 0 mm 逐渐放宽至2. 5 mm 。在上海橡胶机械 料增强组分在理论上具有明显优势，并在提高聚 厂生产的25 t 平板硫化机上进行硫化。 合物基质的导电和耐热性能方面初显效果［4 ~ 7 ］。 纯化CNT 以丙烯为原料气，氧化镍为催化 本工作通过实验研究了纯化CNT 预处理方法对 剂，在700 C 下催化裂解得到原始CNT 。将原始 天然橡胶（NR ）/ 纯化CNT 复合材料性能的影响。 CNT 在质量分数为20% 的氢氟酸中浸泡24 h ，反