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粘土/橡胶纳米复合材料的气体阻隔性能研究 |
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| 资料类型： |
暂无
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| 关键词： |
粘土 橡胶 纳米 复合 材料 气体 阻隔
性能 研究 |
| 资料大小： |
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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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张惠峰1 王益庆1 吴友平1杨军2 张立群1*
（1 北京化工大学，可控化学反应的科学与技术基础教育部重点实验室，北京100029,
Email: zhangliqunghp@yahoo.com Tel: 010-64434860, Fax: 010-64433964
2株洲时代新材料科技股份有限公司，株洲,湖南，412007）
粘土/聚合物纳米复合材料与传统材料相比具有许多优点。本文利用粘土水悬浮液与橡胶胶乳共混共凝技术制备了粘土/丁苯橡胶，粘土/丁腈橡胶，粘土/羧基丁腈橡胶,以及粘土/天然橡胶等一系列粘土橡胶纳米复合材料。研究了他们的微观结构及其气体阻隔性，并分别用Nielsen模型和自行推导的模型对实验数据进行了拟合。透射电子显微镜研究结果表明，粘土以厚度为10nm左右的多片层单元以及部分单片层均匀分散在橡胶基体中，其形状系数（宽厚比）约30-50。气体阻隔性能表明，与炭黑、白炭黑以及传统粘土填充橡胶相比，纳米复合材料的气体阻隔性非常优越；随着粘土用量的加大，气密性逐渐增加；不同橡胶由于结构的差异，其气体阻隔性也不相同，但粘土用量相同的橡胶纳米复合材料与相应的纯橡胶相比，气密性提高幅度基本相同；当粘土用量为8vol.%时，各种复合材料的气体阻隔性比相应的纯橡胶均提高近一倍。影响填充体系气密性的因素非常复杂，增加了定量描述的困难。Nielsen模型是广泛用来描述填充体系中填料对气体阻隔性影响的半经验公式，由于该公式夸大了填料对气体阻隔性的贡献，所以与实验值有较大偏差。作者经过严格的数学推导，得到了比Nielsen模型更加精确的模型，来预测填充橡胶体系的气体阻隔性。实验数据与两个模型拟合的结果表明，对于粘土/橡胶纳米复合材料，用Nielsen公式拟合后得到的分散相形状系数（宽厚比）为15，而用作者推导的模型拟合后分散相形状系数为50左右，符合透射电子显微镜观察的统计结果，说明推导得到的模型比Nielsen模型能更好地描述实验数据，尤其是各向异性的填料。研究同时表明，对于填充橡胶体系，在填料体积分数一致的情况下，填料的形状系数是影响气体阻隔性的主要因素，形状系数比越大，阻隔效果越好；在加工过程中保持粘土原始的高形状系数，是提高材料气密性的有效途径。粘土橡胶纳米复合材料可以应用在密封件以及汽车轮胎内衬层等众多制品中。
致谢
本论文工作得到国家自然科学基金（05173003）和十五攻关项目（2001BA310A12）的资助，特此感谢。 |
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| 上传人： |
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| 上传时间： |
2006-08-11 16:39:03 |
| 下载次数： |
7451 |
| 消耗积分： |
4
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