【摘 要】
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炭黑是橡胶工业用量最大的填料,炭黑的生产以石油、天燃气等资源为原料。其生产成本高,并伴有大量的气体污染物CO、SO2、NOx以及炭黑等粉尘的排放,且价格还会随着原油价
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炭黑是橡胶工业用量最大的填料,炭黑的生产以石油、天燃气等资源为原料。其生产成本高,并伴有大量的气体污染物CO、SO2、NOx以及炭黑等粉尘的排放,且价格还会随着原油价格的攀升不断上涨。海泡石族矿物是来源广泛、成本低廉的一维纳米材料,通过表面改性可望实现对橡胶的补强。本课题主要采用海泡石族的凹凸棒土补强丁苯橡胶。 本文研究了硅烷偶联剂 SG-Si998、KH-560、KH-570、 KH-590 和钛酸酯偶联剂NDZ-201改性凹凸棒土对丁苯橡胶的补强效果。详细分析了凹凸棒土的改性工艺和橡胶助剂用量对丁苯橡胶补强效果的影响。根据凹凸棒土晶体结构的变化,初步探索了凹凸棒土对丁苯橡胶的补强机理。 凹凸棒土红外吸收光谱在 1035cm-1处吸收峰的增强,表明偶联剂与矿物表面的羟基发生缩合,生成了Si-O-Si键。SG-Si998湿法改性凹凸棒土的粒径D50由改性前的4.94μm减小到3.20μm。根据接触角测试结果,采用Wu式方程和杨氏方程计算凹凸棒土的表面能,发现SG-Si998改性凹凸棒土的表面能由改性前的75.67mN/m下降到53.47mN/m。从扫描电镜可以看出SG-Si998湿法改性的凹凸棒土能够均匀地分散在丁苯橡胶基体中,并与丁苯橡胶形成良好的界面结合。 未硫化的复合材料在 2θ=6.87°处出现凹凸棒土(110)晶面的衍射峰,其对应的层间距为1.28 nm,大于未复合时凹凸棒土(110)晶面的层间距1.05 nm。说明橡胶分子链插层到凹凸棒土片层之间,减弱了凹凸棒土层间的库仑力和范德华力,增加了凹凸棒土的分散性,有助于提高力学性能。
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