纳米二氧化硅和炭黑增强环氧化天然橡胶的研究

• 作 者: 黄田富
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 环氧化天然橡胶 纳米二氧化硅 炭黑 硅烷偶联剂

环氧化天然橡胶(ENR)是在天然橡胶的聚异戊二烯分子的双键上引入极性环氧基团在催化剂作用下制备得到的,具有良好的耐油性、优良的气密性、粘合性以及耐湿路面抓着力和低的滚动阻力。但是ENR不经过补强,将大大限制其应用,有必要对ENR进行补强,扩展其应用领域。传统的补强橡胶工艺是“干法”工艺,混炼过程既消耗能源又污染环境,还严重危害操作人员的身体健康。因此,本文先对纳米二氧化硅、炭黑进行改性,然后采用“胶乳共混”的“湿法”工艺,制备得到环氧化天然橡胶/纳米二氧化硅、炭黑复合材料。采用FTIR、TG、SEM、TEM仪器对制备的有机化粒子的微观结构、热失重、分散状态进行表征。结果表明,硅烷偶联剂KH560与纳米二氧化硅通过化学键结合,粒子表面的硅羟基含量大幅度下降,分散性明显提高,并呈现出Si02特有的纳米粒子链结构。采用Zeta电位-粒度分析仪、TEM仪器对氧化改性的炭黑的Zeta电位值、粒度值、分散性状态进行表征。结果表明,炭黑平均粒径由1893nm降到185.2nm,Zeta电位值由—8.46 mV变为—36.7mV,其在去离子水体系中稳定性、分散性提高。采用万能材料拉力试验机、热分析仪、交联密度测定仪、扫描电镜对复合材料的性能进行表征。结果表明,复合材料的拉伸强度和交联密度随纳米二氧化硅、炭黑的含量的增加,先增加后减少,在含量为3wt%改性纳米二氧化硅、炭黑时,达到最大值,分别为28.01 MPa和12.30×10-5mol/cm3。复合材料的热稳定性提高。纳米粒子在复合材料中均匀分散,且与聚合物界面模糊,结合好。