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本论文针对纳米复合材料的发展趋势,提出以纳米硅铝管增强橡胶的技术思路,围绕纳米硅铝管(HNTs)在橡胶中的分散工艺,研究了不同的加工方法,填料用量,不同胶种,不同预硫化工艺对复合材料微观结构和性能的影响规律。 对于硫磺硫化体系,HNTs/SBR复合材料的各种加工方法中原位改性分散的方法优于其他加工方法,可以赋予复合材料相对优异的性能。HNTs与SBR的界面作用和交联网络最强,HNTs分散性更好,界面结合力更强。 使用硅烷偶联剂Si69进行表面改性的复合材料,其性能优于没有进行过表面改性的复合材料。无论是定伸应力、拉伸强度还是撕裂强度都有显著的提高。可以看出,无论是干法复合还是湿法复合,加入改性剂Si69后,复合材料的定伸应力大幅度提高,拉伸强度增强,断裂伸长率和永久变形下降,撕裂强度也增大。改性剂Si69对复合物有明显的延迟硫化的作用,可能是Si69的加入消耗了一部分硫化促进剂。 大部分纳米硅铝管颗粒能被解离为纳米管分散在基体橡胶中,引起混炼胶动态储能模量(G')增加,复合物表现出强的Payne效应。原位改性分散和填料用量增加都有利于形成强的填料网络。 对比直接混炼法与湿法复合法,湿法复合的断裂伸长率、永久变形更大,撕裂强度普遍偏低。 湿法复合制得的复合材料导热性能优于干直接混炼制得的复合材料。HNTs的体积份数增大,橡胶的导热系数也随之增大。 对比喷雾干燥法和原位改性分散法两种方法制备的复合材料性能,喷雾干燥法制备的复合材料硬度更高、定伸应力更强,填料在橡胶基体的分散更好,填料与基体之间的界面结合作用更强,但是断裂伸长率更小,所引起的拉伸强度略低,而撅裂强度也略差。 随着纳米硅铝管份数的不断增加,复合材料的硬度不断增大,定伸应力不断增大,拉伸强度、撕裂强度不断提高,永久变形也是呈增大趋势,而断裂伸长率逐渐减小。 不同胶种对纳米硅铝管的分散的影响不同,HNTs在橡胶中的最终分散和填料网络结构受分散过程和再聚集过程的共同作用。 对比不同的预硫化体系,发现橡胶基体的门尼粘度越高,混炼过程中剪切力越强,HNTs的分散性越好,材料的力学性能越好