【正文】 硬度 邵爾A純膠3484620nm8044650nm82744100nm90044831482um653495um7374910um94045圖31 不同粒徑二氧化鈦對(duì)TiO2/BR橡膠復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度影響Figure 31 The effect of different particle size of TiO2 on tensile strength of TiO2/BR posites圖32 不同粒徑二氧化鈦對(duì)TiO2/BR橡膠復(fù)合材料的撕裂強(qiáng)度影響Figure 32 The effect of different particle size of TiO2 on tear strength of TiO2/BR posites由表32可以看出，加入二氧化鈦填料使順丁橡膠的拉伸強(qiáng)度至少提高2倍，對(duì)于納米級(jí)的填料甚至提高到6倍；填料的加入也使橡膠的扯斷伸長率和撕裂強(qiáng)度得到一定的提高；填料的加入對(duì)橡膠的定伸應(yīng)力和硬度變化不是很大。硫化儀中最小轉(zhuǎn)矩ML值代表了填料與填料之間的相互作用程度，最大轉(zhuǎn)矩MH值代表了填料與橡膠之間的相互作用程度，而MHML值的大小與膠料的交聯(lián)程度有關(guān)【43，44】從表31比較填充不同粒徑填料其混煉膠的ML值、MH值、MHML值，可以看出填料粒徑為20nm和50nm時(shí)膠料的ML值相對(duì)較高。 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測試動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測試采用橡膠加工分析儀進(jìn)行，分別對(duì)混煉膠和硫化膠進(jìn)行測試。 硫化膠的制備 將制備好的混煉膠停放10個(gè)小時(shí)以上，用硫化儀測其硫化曲線，按照硫化儀測試的溫度和正硫化時(shí)間，在硫化機(jī)上進(jìn)行硫化。2 實(shí)驗(yàn)部分順丁橡膠 牌號(hào)BR 9000，7種不同粒徑的氧化鎂及二氧化鈦，粒徑分別為20nm、50nm、100nm、500nm、2um、5um、10um。納米粒子因其特殊的表面結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的親和力，這種力稱之為納米作用能，借助納米粒子的強(qiáng)勁的納米作用能，與很多聚合物材料可以說是無選擇的聚合物材料產(chǎn)生很強(qiáng)的相互作用，形成穩(wěn)定的復(fù)合體系。本課題的目標(biāo)就是通過采用5種以上粒徑從納米到微米的氧化鎂及二氧化鈦填料對(duì)橡膠進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，研究不同粒徑的填料對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)后物理機(jī)械性能及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的變化，分析探討不同粒徑的填料對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用規(guī)律。 . 2 化學(xué)改性 使改性物質(zhì)與填料的表面基團(tuán)反應(yīng)，引發(fā)表面的活性點(diǎn)，使其更好地與聚合物大分子作用的方法稱為化學(xué)接枝改性。為了改善無機(jī)填料在橡膠中的分散性，提高填料與橡膠大分子之間的相容性，同時(shí)增大填料與聚合物相界面間相互作用的活性，科研工作者對(duì)填料的表面進(jìn)行改性。提出了填充炭黑橡膠的不均質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖，見圖4。這兩層構(gòu)成了炭黑表面上的雙殼層。也發(fā)生滑移，全部分子鏈高度取向，高定伸，緩解應(yīng)力集中，應(yīng)力均勻，滑動(dòng)耗能；4—恢復(fù)，炭黑粒子間的分子鏈有相等的長度，應(yīng)力軟化 該理論認(rèn)為，由于炭黑粒子與橡膠大分子的相互作用，在炭黑粒子表面上形成了結(jié)合牢固的橡膠層，該層中的橡膠大分子鏈段因其運(yùn)動(dòng)受到強(qiáng)烈阻礙而呈平面取向狀，形似炭黑表面上圍繞著一層“類玻璃態(tài)”的橡膠殼。在適宜的情況（如膨脹）下，經(jīng)過長時(shí)間，由于橡膠鏈的熱運(yùn)動(dòng)，吸附與解吸附的動(dòng)態(tài)平衡，粒子間分子鏈長度的重新分布，膠料又恢復(fù)至接近原始狀態(tài)。（3）當(dāng)伸長再增大，鏈再滑動(dòng)，使橡膠鏈高度取向，承擔(dān)大的應(yīng)力，有高的模量，為補(bǔ)強(qiáng)的第二個(gè)重要因素。大分子滑動(dòng)學(xué)說的基本概念可用示意圖3表示。該理論的核心是橡膠大分子能在炭黑表面上滑動(dòng)，由此解釋了補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)象。無炭黑存在時(shí)，橡膠鏈斷裂后，它的應(yīng)力由相鄰的鏈負(fù)擔(dān)，易于相繼斷裂；有炭黑存在時(shí)，粒子間有多條橡膠鏈，一條鏈斷了，應(yīng)力由其他鏈分擔(dān)，故炭黑起著均勻應(yīng)力的作用，減慢整體的破裂。當(dāng)超過這個(gè)長度就會(huì)脫離炭黑表面或斷裂。強(qiáng)鍵的多少直接關(guān)系到了硫化膠的抗張強(qiáng)度、抗撕裂和耐磨耗等能力。純膠的軟化是由于交聯(lián)鍵的不一致或不平衡位移所致，炭黑膠料應(yīng)力軟化的恢復(fù)比較遲鈍且不完全，這是因?yàn)橐莆缓蟮奶亢诰W(wǎng)絡(luò)阻礙橡膠鏈恢復(fù)到原來的平衡位置。不同研究者對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理做出了不同的解釋，如容積效應(yīng)、弱鍵和強(qiáng)鍵學(xué)說[30]、Buche的炭黑粒子之間橡膠鍵的有限伸長學(xué)說[31]、分子鏈滑動(dòng)學(xué)說[]、結(jié)合膠“殼層結(jié)構(gòu)模型理論”以及結(jié)合膠的“兩相殼層模型”[]、Limuli’s和 [36]等的鏈間作用理論。研究表明 ,反應(yīng)中CNT s 可被引發(fā)而打開π鍵 ,然后與 PMMA主體形成很強(qiáng)的相間作用力 ,并使復(fù)合材料的宏觀性質(zhì)發(fā)生改變。此外，納米氧化鎂用于燃油有很強(qiáng)的潔凈、抑制腐蝕能力，在涂料中有很好的應(yīng)用前景。化纖、塑料行業(yè)用阻燃劑； 硅鋼片生產(chǎn)中高溫退水劑、高級(jí)陶瓷材料、電子工業(yè)材料、化工原料中的粘結(jié)劑和添加劑； 無線電工業(yè)高頻磁棒天線、磁性裝置填料、絕緣材料填料及各種材料； 耐火纖維和耐火材料、鎂鉻磚、耐熱涂料用填料、耐高溫、耐絕緣儀表、電學(xué)、電纜、光學(xué)材料以及煉鋼； 電絕緣體材料、制造坩堝、熔爐、絕緣　導(dǎo)管（管狀元件）、電極棒材、電極薄板。張立群[27]的研究表明納米二氧化鈦橡膠的復(fù)合材料對(duì)橡膠的老化性能，抗菌性能和力學(xué)性能都有很大提高。此外 ,納米白炭黑/炭黑與納米二氧化鈦、 納米氧化鋁并用也有很好的補(bǔ)強(qiáng)效果[25]。隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展 ,碳酸鈣的粒徑已能粉碎到小于 40 nm。劉東輝等[18]的研究表明 ,納米二氧化硅能有效改善微發(fā)泡天然膠乳的熱延伸性能。敖寧建等[13]采用超聲波處理 ,使粒徑為10～150 nm的紅粘土均勻分散在橡膠中 ,并與橡膠相界面形成良好結(jié)合 ,提高了材料的力學(xué)性能和熱氧老化性能。（3）抗光老化；光是導(dǎo)致橡膠老化的原因之一， 特別是其中的紫外線最具破壞性。 式中：表面強(qiáng)力 不可壓縮與膨脹的液滴的重度。對(duì)于納米微粒，所包含原子數(shù)有限，能級(jí)間距發(fā)生分裂，成為離散狀態(tài)。它最突出的化學(xué)特征是表面原子與體內(nèi)原子數(shù)抗衡，表面化學(xué)性質(zhì)活潑異常。目前利用這種方法已經(jīng)制備了多種納米材料。直到80年代，由于電子能譜、原子力顯微鏡和電子隧道顯微鏡等各種先進(jìn)儀器的廣泛應(yīng)用以及微電子技術(shù)的發(fā)展，才使得科學(xué)家們對(duì)納米微粒的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和特性進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究。 1 文獻(xiàn)綜述 納米材料的使用實(shí)際上可以從數(shù)千年前我國應(yīng)用炭黑作為顏料算起，但是由于當(dāng)時(shí)認(rèn)識(shí)水平的不足，使得人們無法意識(shí)到許多物質(zhì)的微觀組成方式。他們?cè)谙鹉z產(chǎn)品中的應(yīng)用，不僅達(dá)到了良好的技術(shù)效果，也達(dá)到了一定的經(jīng)濟(jì)目的。[1]將炭黑用于橡膠工業(yè)以來，因?yàn)樗窡o前例地提高了橡膠制品的使用性能，從而確立了炭黑在橡膠工業(yè)中的重要地位。Key Words：nanometer ；particle size；Zinc Oxide；coupling agent。關(guān)鍵詞：納米；粒徑；氧化鎂；偶聯(lián)劑；物理機(jī)械性能；動(dòng)態(tài)力學(xué)性能The interactions between Nanofiller and ButadienerubberAbstractIn this work ，the diameter of Zinc Oxide and Titanium dioxide with five more sorts ranging from micrometer to nanometer，which would affect the reinforcement to rubber，was studied；and the mechanical performance and dynamic mechanical performance of rubber was of affected by the filler of different diameter；and the discipline of different diameter of filler reinforcing rubber was discussed。 納米粒子與順丁橡膠間的相互作用研究題 目________________________________ __________________________________趙鑫納米粒子與順丁橡膠間的相互作用研究 摘要本實(shí)驗(yàn)通過采用5種以上粒徑從納米到微米的氧化鎂及二氧化鈦填料對(duì)橡膠進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，研究不同粒徑的填料對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)后物理機(jī)械性能及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的變化，探討不同粒徑的填料對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用規(guī)律。在加入偶聯(lián)劑進(jìn)行改性后，橡膠在物理機(jī)械性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能方面都得到了進(jìn)一步的提升。And after the modification of coupling agent added，the physical mechanical performance and dynamic mechanical performance of rubber was promoted further。大多數(shù)填料不僅可以降低橡膠制品的成本，增加橡膠的剛性和硬度，更重要的是可以提高橡膠的強(qiáng)度和韌性，延長制品的使用壽命，節(jié)約能源。這類填料主要有白炭黑、陶土、碳酸鈣、各種金屬氧化物一級(jí)硅酸鹽、礦產(chǎn)廢料等。目前，許多國家和地區(qū)紛紛制訂了納米技術(shù)計(jì)劃，投入的大量資金進(jìn)行研究開發(fā)工作。但是他們?cè)诋?dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件下只對(duì)單個(gè)金屬微粒的形貌和晶體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了電鏡和電子衍射研究。1984年又制備了具有