橡胶/蒙脱土纳米复合材料的制备技术进展

橡胶／蒙脱土纳米复合材料具有优异的特性，如补强性、阻隔性和透明性，因而成为橡胶工业中研究的重点方向之一。总结了近年来国内外关于橡胶／蒙脱土纳米复合材料的研究报道，重点介绍了橡胶／蒙脱土纳米复合材料的结构、制备技术和插层机理。     

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半透明三元乙丙橡胶/蒙脱土插层纳米复合材料机器制备方法     

三元乙丙橡胶/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究

采用熔融插层的方法制备了三元乙丙橡胶(EPDM)／蒙脱土纳米复合材料。X-射线衍射和透射电镜的研究结果表明，该材料的结构为插层型纳米分散结构。研究了蒙脱土用量对该复合材料的力学性能、光学性能和热性能的影响。实验结果表明，该纳米复合材料具有优良的力学性能。当蒙脱土的用量为15份时，该材料的拉伸强度和拉断伸长率分别为19．8MPa和540％。由过氧化物硫化剂2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷制备的EPDM／蒙脱土纳米复合材料是半透明的，蒙脱土用量对材料的透光率影响较小，蒙脱土用量几乎不影响材料的硫化性能。此外，材料的玻璃化转变温度和热分解温度也由于蒙脱土在基体中的纳米分散和基体与填料相互作用的增强而明显升高。     

蒙脱土/橡胶纳米复合材料的研究进展

概述了蒙脱土／橡胶纳米复合材料的结构、制备方法及性能，并展望了其应用前景。根据蒙脱土片层的分散情况可将蒙脱土/橡胶纳米复合材料分为普通型、插层型和剥离型；复合材料的制备方法包括单体插层原位聚合法、橡胶溶液插层法、液体橡胶插层法、橡胶乳酸插层法、橡胶熔体插层法及小分子与大分子的结合插层法；复合材料具有良好的加工性能、优异的力学性能及阻隔性能等，广泛用于轮胎内胎、气密层、胶带、胶鞋等制品。     

三元乙丙橡胶/蒙脱土纳米复合材料Ⅰ制备、表征及流变性能

用熔融插层和丙烯酰胺作为桥联剂成功地制备了三元乙丙橡胶（EPDM）／蒙脱土（MMT）纳米复合材料。X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）的结果表明，形成的纳米复合材料为剥离型。研究了丙烯酰胺在该纳米复合材料制作中的桥联作用及材料的流变性能。结果表明：选择丙烯酰胺作为桥联剂，完全可以在熔融状态下制备EPDM／MMT纳米复合材料，随着有机粘土加入量的增加，复合体系的粘度降低，加工性能改善，而交联密度在经历最大值后下降，有机蒙脱土具有延迟硫化和促进硫化的双重功效。复合材料的力学性能有了极大的提高，这些性能与蒙脱土的精细分散结构有着密切的关系。     

聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

以蒙脱土／十六烷基三甲基溴化铵作为前驱物负载Ziegler-Natta催化剂，通过插层原位聚合的方法制备了聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料。对聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料的制备规律进行了研究。用透射电镜、扫描电镜、XRD，DSC等手段研究了结构和性能的相互关系，以及蒙脱土的含量对复合材料熔点与结晶行为的影响。研究表明：蒙脱土的片层结构被破坏，并以纳米级均匀分散在聚合物基体中。蒙脱土的质量分数为3％左右时，聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料具有优良的综合性能。     

尼龙/蒙脱土纳米复合材料研究进展

介绍了尼龙／蒙脱土纳米复合材料的制备方法，并对国内外关于尼龙／蒙脱土纳米复合材料热性能、力学性能、流变性能、结晶性能以及插层动力学研究进展进行了综述。结果认为，尼龙／蒙脱土纳米复合材料是一种新型的复合材料，蒙脱土的加入，改进了尼龙的力学性能，提高了复合材料的热变形温度。     

乙丙橡胶/蒙脱土纳米复合材料的制备方法

由上海交通大学申请的专利（专利号CN1683449，公开日期2005—10—19）“乙丙橡胶／蒙脱土纳米复合材料的制备方法”，涉及的EPR／蒙脱土纳米复合材料由EPR、蒙脱土、插层剂、活性剂、促进剂和硫化剂组成。其制备方法为：首先将EPR、蒙脱土和插层剂加入密炼机（30～120℃）中进行混炼制得一段混炼胶，然后将一段混炼胶、     

新型橡胶补强填料的应用研究进展

介绍木质素、蒙脱土、碳纳米管和凹凸棒(粘)土4种新型橡胶补强填料的特性和应用研究进展。木质素、蒙脱土、碳纳米管和凹凸棒土粒子尺寸小,易聚集,常通过物理和化学改性改善其分散性。4种新型橡胶补强填料改性后在天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶和三元乙丙橡胶等通用橡胶中的补强效应显著。木质素用于高压丁腈橡胶胶管内层胶和外层胶中的用量最大可达到100份。采用共沉法制备的蒙脱土/丁苯橡胶纳米复合材料可用于轮胎胎面胶,采用熔融插层法制备的蒙脱土/三元乙丙橡胶纳米复合材料可用于轮胎内胎和气密层胶。碳纳米管与炭黑具有协同效应,碳纳米管与炭黑并用体系在低滚动阻力轮胎胎面胶中有潜在应用价值。凹凸棒土在丁腈橡胶中的用量可达70份,凹凸棒土/丁腈橡胶纳米复合材料在油田橡胶制品中应用前景广阔。     

改性剂和增容剂在EPDM/蒙脱土纳米复合材料中的作用

采用熔融插层和不同链长的改性荆改性蒙脱土的方法制备了三元乙丙橡胶(EPDM)／蒙脱土(MMT)纳米复合材料。X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)的测试结果表明：采用分子中亚甲基的数量小于16的改性剂改性MMT获得的有机蒙脱土与EPDM复合所得到的复合材料为传统型复合材料。而采用分子中亚甲基的数量大于16的改性剂改性MMT获得的有机蒙脱土与EPDM复合所得到的纳米复合材料为插层型。同时，笔者还探讨了EPDM接枝马来酸酐增容剂时复合材料形态的影响以及获得剥离型纳米复合材料的增容剂中马来酸酐的临界接枝率和增容剂最佳含量。此外，时该纳米复合材料的物理机械性能进行了评价。     

Investigation on morphology and mechanical properties of polyamide 6/maleated ethylene‐propylene‐diene rubber/organoclay composites

Maleated ethylene‐propylene‐diene rubber (EPDM‐g‐MA) toughened polyamide 6 (PA6)/organoclay (OMMT) nanocomposites were prepared by melt blending. The role of OMMT in the morphology of the ternary composites and the relationship between the morphology and mechanical properties were investigated by varying the blending sequence. The PA6/EPDM‐g‐MA/OMMT (80/20/4) composites prepared by four different blending sequences presented distinct morphology and mechanical properties. The addition of OMMT could obviously decrease viscosity of the matrix and weaken the interfacial interactions between PA6 and EPDM‐g‐MA when blending EPDM‐g‐MA with a premixed PA6/OMMT nacocomposite, resulting in the increase of rubber particle size. The final mechanical properties are not only determined by the location of OMMT, but also by the interfacial adhesion between PA6 and EPDM‐g‐MA. Having maximum percentage of OMMT platelets in the PA6 matrix and keeping good interfacial adhesion between PA6 and EPDM‐g‐MA are beneficial to impact strength. POLYM. ENG. SCI., 2009. © 2008 Society of Plastics Engineers     

BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料的结构与性能研究

选择实验室自制有机蒙脱土(OMMT),采用机械共混法制备了溴化丁基橡胶/三元乙丙橡胶/OMMT(BIIR/EPDM/OMMT)纳米复合材料。利用X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜分析(SEM)考察了复合材料的亚微观结构,表明成功制备出了BIIR/EPDM/OMMT纳米复合材料;不同OMMT含量的复合材料的力学性能测试结果表明:当OMMT用量为5份时,拉伸强度和撕裂强度分别提高了44%和43%;另外对纳米复合材料的硫化特性及表观交联密度进行了对比分析。     

Compatibilization of poly(lactic acid)/ethylene‐propylene‐diene rubber blends by using organic montmorillonite as a compatibilizer

This work focuses on phase morphology and properties of immiscible poly(lactic acid)/ethylene‐propylene‐diene rubber (PLA/EPDM) blends compatibilized with organic montmorillonite (OMMT). Effect of OMMT loading on phase morphology, mechanical properties, and blown film bubble stability was investigated. Transmission electron micrographs show that a large number of OMMT nanolayers locate at interfacial region between PLA and EPDM phase, as well as in EPDM phase due to higher affinity of OMMT with EPDM. Scanning electron micrographs show that EPDM domain size decreases largely with increasing OMMT loading, which is associated with reduction of interfacial energy and inhibition of coalescence by the OMMT locating at the interface, acting as an emulsifier to enwrap the discrete domains. As OMMT loading increases from 0 to 1 phr, elongation at break increases from 20.4 to 151.7% and notched impact strength is enhanced from 8.2 to 31.7 kJ?m^?2. The reduced EPDM domain is the main reason for enhanced toughness of PLA/EPDM/OMMT samples according to crazing with shear yielding mechanism. However, with more than 2 phr of OMMT, the toughness decreases largely due to excessive stress concentration and OMMT aggregation. Attempts were made to produce ductile films from the PLA/EPDM/OMMT nanocomposites by using blown film extrusion. Improvement in blown film bubble stability and tensile ductility of PLA/EPDM/OMMT films also shows that OMMT is an efficient compatibilizer, as well as a processing aid for PLA/EPDM blends. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 44192.     

Preparation and properties of ethylene–propylene–diene rubber/organomontmorillonite nanocomposites

Ethylene–propylene–diene rubber (EPDM)/organomontmorillonite (OMMT) nanocomposites were prepared with a maleic anhydride grafted EPDM oligomer as a compatibilizer via melt intercalation. X‐ray diffraction and transmission electron microscopy indicated that the silicate layers of OMMT were exfoliated and dispersed uniformly as a few monolayers in nanocomposites. The change in the crystallization behavior of the nanocomposites was examined. The nanocomposites exhibited great improvements in the tensile strength and tensile modulus. The incorporation of OMMT gave rise to a considerable reduction of tan δ and an increase in the storage modulus. Moreover, the solvent resistance of the nanocomposites increased remarkably. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 94: 440–445, 2004     

聚乙烯(PE)/OMMT纳米复合材料的结构、形态和性能

选择一种新型的有机改性蒙脱土(OMMT),在不加任何相容剂的条件下,利用熔融挤出法分别制备出了剥离型高密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料、插层型线型低密度聚乙烯/蒙脱土和低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料。利用透射电子显微镜观察制备的复合材料的亚微观分散形态,确定了制备出的纳米复合材料的类型,并对不同亚微观结构形态进行了分析讨论,得出了不同分子结构影响纳米复合材料形成不同分散形态的结论;对于3种纳米复合材料的物理性能测试结果表明,不同亚微观分散形态的纳米复合材料的纳米效应不同,对物理性能的影响各有不同,对于聚合物/蒙脱土纳米复合材料的深入研究具有重大意义,同时分散均匀的纳米复合材料结构对于进一步研究聚乙烯纳米膜的气体阻隔性等性能奠定了良好的基础。     

Mechanical and physicochemical properties of electron beam irradiated rubber/clay nanocomposites

Effect of electron beam irradiation on the mechanical and physicochemical properties of both styrene butadiene rubber (SBR)/clay and ethylene propylene diene monomer (EPDM)/clay nanocomposites containing clay contents from 3 to 10 phr prepared by melt blending method has been investigated. The prepared composites were subjected to electron beam irradiation doses of up to 150 kGy to induce radiation curing, whereas the mechanical properties in terms of tensile strength (TS), tear strength (Ts), and elongation at break (E_b) were studied as a function of irradiation dose and clay content. TS and Ts increased with increasing irradiation dose up to 100 kGy, they were decreased with further increase in dose. An increase in TS and Ts for SBR and EPDM nanocomposites containing various organomodified montmorillonite (OMMT) contents (3–5 phr) was noticed, whereas a decrement behavior was observed at higher OMMT content. The elongation at break decreased continuously with both irradiation dose and OMMT content. The crosslink density for either EPDM or SBR samples increases with increasing irradiation dose up to 150 kGy and by increasing clay content up to 5 phr, whereas it decreases at higher clay content (7–10 phr). At 5 phr OMMT and 100 kGy irradiation, SBR nanocomposites showed higher TS and Ts than EPDM nanocomposites, while the crosslink density of SBR is lower. POLYM. COMPOS., 34:1600–1610, 2013. © 2013 Society of Plastics Engineers     

NBR/CR/OMMT纳米复合材料的结构与性能研究

采用机械混炼法制备了丁腈橡胶/氯丁橡胶/有机蒙脱土(NBR/CR/OMMT)纳米复合材料,并对其亚微观结构与性能进行了研究。透射电子显微镜(TEM)观察表明,OMMT以纳米尺寸分散于橡胶基体中,它与橡胶基体具有良好的相容性;OMMT能够明显提高纳米复合材料的表观交联密度;纳米复合材料具有优异的力学性能;与纯NBR/CR共混胶相比,纳米复合材料具有相同的起始分解温度和更高的最快失重温度。     

有机蒙脱土对天然橡胶/丁苯橡胶的补强及增容作用

采用机械混炼法制备了天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,采用TEM和XRD对复合材料的亚微观结构进行了表征,并对复合材料的表观交联密度、静态力学性能、动态力学性能和硫化热效应进行了研究。结果表明,复合材料为剥离型纳米复合材料;OMMT能够明显提高纳米复合材料的交联密度和静态力学性能;OMMT导致NR/SBR共混胶动态损耗因子降低,并且能够促使NR和SBR玻璃化转变温度更为接近,起到了增容作用;OMMT实现了NR和SBR两相的同步硫化。     

机械共混法制备丁腈橡胶/聚氯乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料的结构及性能

用机械共混法将4种牌号的有机蒙脱土(OMMT)与丁腈橡胶(NBR)/聚氯乙烯(PVC)共混,制备了纳米复合材料,并对其微观结构、硫化特性、力学性能以及耐油性进行了考察.结果表明,该复合材料具有插层型结构;4种牌号的OMMT均能提高共混胶的硫化速率,且能提高纳米复合材料的力学性能,其中牌号为FMR 11的OMMT增强效果最好,当其用量为6份时,纳米复合材料的拉伸强度比纯胶提高了49.96%,撕裂强度提高了36.9%,扯断伸长率也有所提高;随着OMMT用量的增加,纳米复合材料的耐油性逐渐提高.     

NR／BR／OMMT纳米复合材料的研究（Ⅱ）纳米蒙脱土在工业配方中的应用

选用前期优选出的有机蒙脱土（OMMT）牌号,利用机械共混法制备了不同OMMT含量的天然橡胶（NR）/顺丁橡胶（BR）/OMMT纳米复合材料。利用透射电子显微镜研究了复合材料的亚微观结构,观察结果显示制备出了分散均匀的剥离型的NR/BR/OMMT纳米复合材料;力学性能测试表明,当OMMT的用量为3份时,其复合材料的综合力学性能最佳;耐溶剂实验表明,随着OMMT含量的逐渐增加,NR/BR/OMMT纳米复合材料的耐溶剂性能明显提高并不断提高;而OMMT在轮胎工业配方中的优异性能表明其在轮胎工业中具有良好的应用前景。