蒙脱土-橡胶纳米复合材料的研究进展

蒙脱土!橡胶纳米复合材料的研究进展

孙翠华,宋国君,王俊霞,王立,江峰,李培耀

(青岛大学化学系,山东青岛!""#$%)

摘要:概述了蒙脱土&橡胶纳米复合材料的结构、制备方法及性能,并展望了其应用前景。根据蒙脱土片层的分散情况可将蒙脱土&橡胶纳米复合材料分为普通型、插层型和剥离型;复合材料的制备方法包括单体插层原位聚合法、橡胶溶液插层法、液体橡胶插层法、橡胶乳液插层法、橡胶熔体插层法及小分子与大分子的结合插层法;复合材料具有良好的加工性能、优异的力学性能及阻隔性能等,广泛用于轮胎内胎、气密层、胶带、胶鞋等制品。

关键词:蒙脱土;橡胶;纳米复合材料

中图分类号:’())#*)+文献标识码:,文章编号:%###-+.#/(!##))#0-#!0.-#0

橡胶工业在国民经济和人民生活中起着举足轻重的作用,全世界每年消耗橡胶数百万吨。然而,纯橡胶的强度很低,远远满足不了实用要求,绝大多数橡胶制品必须使用补强剂进行补强。长期以来,炭黑和白炭黑作为橡胶工业赖以存在和发展的补强剂而占据着绝对主导地位,其用量约占生胶用量的)#1,仅我国每年的用量就达数十万吨。但是,由于炭黑和白炭黑的视密度非常小,在生产及与橡胶混合过程中极易产生飞扬,造成严重污染和危害人体健康,因此,寻找一种价廉且无污染的橡胶补强材料一直是科技工作者研究的课题。近年来发现,具有丰富天然资源的蒙脱土经适当处理后与橡胶复合,可制成具有优异性能的新型橡胶纳米复合材料。本文对蒙脱土&橡胶纳米复合材料的结构、制备方法及性能进行了总结与评述,并对其应用前景进行了展望。

"蒙脱土&橡胶纳米复合材料的亚微观结构与性能的关系

天然蒙脱土是一种层状硅酸盐,其层间距约为%23,层间含有无机阳离子,通过有机阳离子对其改性后,再与橡胶进行复合,使蒙脱土片层以纳米级分散于橡胶基体中,即可制成纳米复合材料。一般来说,蒙脱土在橡胶中的分散越均匀、尺

作者简介:孙翠华(%.$+-),女,山东潍坊人,青岛大学!###级材料学硕士研究生,从事聚合物基纳米复合材料的研究工作。寸越小,复合材料的性能就越优异。蒙脱土在橡胶基体中的分散情况可以用/-射线衍射、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等方法来测定。根据蒙脱土片层的分散情况可将蒙脱土&橡胶纳米复合材料分为三大类:!普通型,蒙脱土为单晶层聚集体,其层间距基本上保持着原始状态,即没有大分子插入其中。此种复合材料容易制备,但基本上无补强作用。"插层型,蒙脱土为单晶层聚集体,其层间距较原始状态有所增大,有橡胶大分子插入其中,蒙脱土片层近程仍保留其层状有序结构,而远程无序。此种复合材料可以制备,性能较为优异。普通型和插层型复合材料中聚集体厚度为%#4)#23,蒙脱土晶层长度和宽度约为%##4)##23。#剥离型,蒙脱土以约为%23的单晶层独立、均匀地分散于橡胶基体中,有序结构皆被破坏。理论上,此种复合材料的性能最为优异,但很难制备。实际上,目前所制备的蒙脱土&橡胶复合材料主要是插层型或插层型与剥离型并存。北京化工大学材料科学与工程学院所制备的蒙脱土&5,6[%]和蒙脱土&羧基丁腈橡胶纳米复合材料[!]中的蒙脱土就是以上述)种状态存在的。蒙脱土在橡胶基体中的纳米分散结构取决于所采取的纳米分散技术、蒙脱土和橡胶的性质。

#蒙脱土&橡胶纳米复合材料的制备方法

在蒙脱土&橡胶纳米复合材料的制备中研究最多的是插层法。插层法最早是在研究石墨片层结构时提出的,研究表明插层法用于制备蒙脱土&橡胶纳米复合材料是很适宜的。蒙脱土&橡胶纳米复合材

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