橡膠工藝學(xué)第三章橡膠補強與填充體系-資料下載頁
2025-05-02 13:49本頁面
【正文】 61 ? 原位增強技術(shù)可以克服傳統(tǒng)短纖維橡膠復(fù)合材料加工過程中短纖維難分散、粘合及斷裂的問題，是未來的發(fā)展方向。 四、短纖維橡膠復(fù)合材料的進展 62 第十節(jié) 新型納米增強技術(shù) 63 一、插層復(fù)合法 插層聚合： 就是將單體或聚合物分子插入到層狀硅酸鹽層間的納米空間中，利用聚合熱或剪切力將層狀硅酸鹽剝離成納米結(jié)構(gòu)單元或微區(qū)而均勻分散到聚合物基體中。 64 ： 首先將單體或聚合物插入經(jīng)插層劑處理的層狀硅酸鹽片層之間，進而破壞硅酸鹽的片層結(jié)構(gòu)，使其剝離成厚為 1nm,面積為 100nmΧ 100nm的層狀硅酸鹽基本單元，并均勻分散在聚合物基體中，以實現(xiàn)聚合物與黏土類層狀硅酸鹽在納米尺度上的復(fù)合。 65 先將聚合物單體分散、插層進入層狀硅酸鹽片層中，然后原位聚合，利用聚合時放出的大量熱量克服硅酸鹽片層間的作用力，使其玻璃，從而使硅酸鹽片層與聚合物基體以納米尺度相復(fù)合 將聚合物熔體或溶液與層狀硅酸鹽混合，利用力化學(xué)或熱力學(xué)作用使層狀硅酸鹽剝離成納米尺度的片層并均勻分散在聚合物基體中。 插層聚合 聚合物插層 按照復(fù)合過程分類 : 剝 離 66 聚合物 /層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料 插層型納米復(fù)合材料 剝離性納米復(fù)合材料 67 層狀硅酸鹽 具有層狀結(jié)構(gòu)的粘土礦物主要有：高嶺土、滑石、膨潤土、云母四大類。應(yīng)用較多的是 2:1型黏土礦物，如鈉蒙脫土、鋰蒙脫土和海泡石等，其單元晶層結(jié)果如 319圖所示。 68 插層劑的選用原則 ① 容易進入層狀硅酸鹽晶片間的納米空間，并能顯著增大黏土晶片間片層間距。 ② 插層劑分子應(yīng)與聚合物單體或分子鏈具有較強的物理或化學(xué)作用，利于插層反應(yīng)的進行，增強界面黏結(jié)力，提高復(fù)合材料性能。 ③ 價廉易得，最好是現(xiàn)有的工業(yè)品。 69 二、溶膠 凝膠法 原理： 將硅氧烷和金屬鹽等前驅(qū)物溶于水或有機溶劑中形成均質(zhì)溶液，溶質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)生成納米級粒子并形成溶膠，溶液經(jīng)蒸發(fā)干燥轉(zhuǎn)變?yōu)槟z。 70 ① 前驅(qū)物溶解在預(yù)形成的聚合物溶液中，在酸、堿或某些鹽催化作用下，讓前驅(qū)化合物水解成半互穿網(wǎng)絡(luò)。 ② 前驅(qū)物和單體溶解在溶劑中，讓水解和單體聚合同時進行。 ③ 在聚合物和單體中引入遇無機組分能形成化學(xué)鍵的基團，增加有機 無機組分之間的相互作用。 種類 用該方法制備的納米復(fù)合材料具有很高的拉伸強度和撕裂強度、動 /靜態(tài)壓縮性能。 71 三、原位聚合增強法 原位聚合增強： 是指在橡膠基體中“生成”增強劑，在橡膠中混入一些與基體橡膠有一定相容性的帶有反應(yīng)性官能團的單體物質(zhì)，通過適當(dāng)?shù)臈l件使其“就地”聚合成微細分散的粒子，從而產(chǎn)生增強作用。 72 不飽和羧酸金屬鹽增強橡膠就是“原位聚合”增強的典型例子。 一般是通過金屬氧化物或氫氧化物與不飽和羧酸進行中和反應(yīng)制得的。 MDMA 73 74 由于不飽和羧酸鹽是反應(yīng)性填料，在硫化過程中參與了橡膠的交聯(lián)反應(yīng)。 日本學(xué)者提出了以下反應(yīng)機理：在硫化過程中，不飽和羧酸鹽在橡膠中發(fā)生“溶解 擴散 聚合 相分離 ” 的反應(yīng)過程。 75 76 ? 不飽和羧酸鹽是雙官能團的反應(yīng)性填料，在硫化工程中發(fā)生原位聚合反應(yīng)，使硫化膠具有優(yōu)異的性能，因此在眾多的領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用。 77 合成橡 膠 的增強一直是橡 膠領(lǐng) 域的重要 研 究課題 。 炭黑和白炭黑增強一直占據(jù)著主 導(dǎo) 地位， 統(tǒng)治著橡 膠 工 業(yè) 。 原位 納 米 復(fù) 合技 術(shù) 的高分散性、可 設(shè)計 性（物理化 學(xué)結(jié)構(gòu) 、界面、形 狀 、尺寸及其分布等）卻是橡 膠 技 術(shù) 追求的理想境界。 78 ? 橡膠納米增強研究的重要方向： —— 發(fā)展價格低廉的新型納米增強劑 —— 尋找更科學(xué)、適用的納米復(fù)合技術(shù) —— 利用納米復(fù)合技術(shù)開發(fā)特種和功能性新型納米復(fù)合材料，以填補炭黑和白炭黑增強彈性體的性能空缺。
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