橡膠-黏土納米復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)在硫化過程中的演變及制備方法探索.pdf

1、橡膠/黏土納米復(fù)合材料（RCN）是近年來橡膠科學(xué)與工程領(lǐng)域的熱點課題。納米黏土在基體橡膠中的分散狀態(tài)是決定RCN性能的關(guān)鍵因素。前人的工作發(fā)現(xiàn)，在高溫高壓的硫化工藝過程中，RCN的微觀結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著的變化。為了更深入的理解這一變化過程及其機理，本文開展了如下工作： 1．使用廣角X射線衍射（WAXD）和透射電子顯微鏡（TEM）觀測了不同RCN的黏土插層結(jié)構(gòu)和空間分散狀態(tài)在高溫高壓熱硫化過程中的演變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是黏土插層結(jié)構(gòu)還是

2、空間分散狀態(tài)在硫化的整個歷程中均會發(fā)生顯著變化，而非前人預(yù)測的僅發(fā)生在硫化反應(yīng)初期。基體橡膠極性是影響該演化過程的關(guān)鍵因素。在非極性橡膠基納米復(fù)合材料中黏土插層結(jié)構(gòu)和空間分散狀態(tài)的變化幅度遠(yuǎn)大于極性橡膠體系。對該演變過程所涉及的熱力學(xué)和動力學(xué)因素進(jìn)行了探討。 2．研究了硫化反應(yīng)對黏土插層結(jié)構(gòu)演變的作用機制。（a）應(yīng)用WAXD對預(yù)硫化改性EPDM/OMC納米復(fù)合材料的插層結(jié)構(gòu)在硫化過程中的變化進(jìn)行表征。證明前人關(guān)于硫化反應(yīng)初期促進(jìn)

3、劑極性分子接枝到EPDM橡膠分子鏈上，提高其極性，促使EPDM分子在硫化過程中進(jìn)一步插入黏土層間的假說是錯誤的。（b）應(yīng)用WAXD觀測了硫磺硫化體系助劑/OMC共混物在不同熱處理溫度下插層結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高溫條件下交聯(lián)助劑與OMC中改性劑的相互作用不是引起黏土插層結(jié)構(gòu)塌陷的直接原因。（c）考察無機黏土、有機黏土和插層劑（季銨鹽）對橡膠硫化的影響。結(jié)果表明，季銨鹽的加入能夠明顯提高橡膠硫化反應(yīng)的速率，而無機黏土的加入會對橡膠硫化產(chǎn)生