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蒙脱土填料对硫化橡胶的增强作用 |
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| 资料类型： |
GIF图片格式
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| 关键词： |
蒙脱土 填料 硫化橡胶 增强 作用 |
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| 所属学科： |
高分子物理 |
| 来源： |
来源网络 |
| 简介： |
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郑华，张勇*，彭宗林，张隐西
上海交通大学 高分子材料研究所 上海 200240
橡胶/蒙脱土纳米复合材料是将具有层状结构的蒙脱土以纳米尺度分散在橡胶基体中的复合材料, 分为单片分散的剥离型和多片聚集但层间距增大的插层型复合材料。熔体插层法制备橡胶/蒙脱土纳米复合材料是实现工业化的最有价值的路线。但由于插层驱动力为物理作用，熔体的粘度较高，故分散相为多层粘土晶层的紧密结合体，很难得到剥离型纳米复合材料。本文用钠基蒙脱土( Na-MMT)经过适当的化学改性和材料设计后，采用熔融插层的方法制备了剥离型三元乙丙橡胶(EPDM)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料，并研究了其结构和力学性能。
首先将三甲基十八烷基胺对蒙脱土进行有机化处理，然后将有机蒙脱土（OMMT）和EPDM加入哈克流变仪高温高转速剪切共混（90℃，10min），在开炼机上加入液体硫化剂，在175℃下硫化。得到的插层型半透明纳米复合材料（蒙脱土含量可高达15%）具有良好的光学性能和力学性能。
结果与讨论：
蒙脱土的有机化修饰：蒙脱土的有机化修饰是一个阳离子交换过程。即三甲基十八烷基胺中的阳离子与蒙脱土层间的阳离子进行交换，使层间距增大，并改善层间微环境，使粘土内外表面由亲水性转变为疏水性，有利于高分子链的插层。图1为钠基蒙脱土和有机三甲基十八烷基胺蒙脱土（OMMT）的XRD图谱。XRD中2θ=7o和2θ=2.3o和6.75o有衍射峰出现，由Bragg方程计算出钠基蒙脱土的层间距为1.26nm，有机蒙脱土的层间距为2.67nm。.
EPDM/MMT复合材料的相结构表征：
图2为含有15%有机蒙脱土的EPDM/蒙脱土复合材料的XRD图谱。三甲基十八烷基胺有机土在2θ=2.150处出现，层间距由OMMT的2.67nm增大为4.1nm，这表明蒙脱土片层之间插入了大量高分子链，形成了插层复合材料。
图3为EPDM/MMT复合材料的透射电子显微镜（TEM）照片。图中白色区域代表EPDM基体，黑色区域代表蒙脱土。大部分蒙脱土以100～200nm的尺寸分散在EPDM基体中，中间黑色区域形成了插层结构。这样的结构对提高复合材料的光学性能和力学性能是十分有利的。EPDM/MMT纳米复合材料的光学性能和力学性能如表1、2所示。蒙脱土对复合材料的透光率和雾度影响很小，表明复合材料保持了EPDM良好的光学性能。随着蒙脱土用量增大，复合材料的拉伸强度（Tb）、断裂伸长率（Eb）、300%模量（M）和撕裂强度（Ts）大幅提高，复合材料的力学性能得到明显改善。
Structure and Mechanical Properties of EPDM/OMMT Nanocomposites
Prepared through Melt-mixing
Zheng Hua, Zhang Yong, Peng Zognlin, Zhang Yinxi
Research Institute of Polymer Materials, Shanghai Jiao Tong University Shanghai 200240
Ethylene-propylene-diene rubber (EPDM)/ organo-montmorillonite(OMMT) nanocomposites were prepared through melt-mixing. The structure of nanocomposites was characterized using x-ray diffraction and transmission electron microscopy. The effect of OMMT content on the mechanical and optical properties of nanocomposites was investigated.
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2006-08-10 15:14:49 |
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