凹凸棒土填充SBR的性能研究

试验研究不同硅烷偶联剂改性凹凸棒土(简称AT)填充SBR硫化胶的物理性能,并以结合橡胶研究补强机理.结果表明,硅烷偶联剂KH-550,KH-560和Si69能明显提高AT/SBR复合材料的物理性能,热重分析显示这些偶联剂提高了AT/SBR混炼胶的结合橡胶含量,增强了AT与SBR分子之间的相互作用;AT经偶联剂Si69改性后可以部分替代炭黑和白炭黑用于填充SBR.     

丁苯橡胶/硅烷偶联剂改性勃姆石复合材料的制备与性能

采用直接共混法制备了丁苯橡胶(SBR)/勃姆石(BM)复合材料,研究了BM用量和硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si 69)的表面改性对复合材料力学性能、微观形貌、硫化特性、动态力学性能的影响.结果表明,BM能够有效提高SBR硫化胶的力学性能,而Si 69处理可以进一步改善复合材料的力学性能以及BM与...     

PP/TPE/表面改性CaCO3复合材料的制备及性能

采用硅烷偶联剂对纳米CaCO₃进行表面改性,将表面改性CaCO₃与热塑性弹性体(TPE)、聚丙烯(PP)熔融共混,制备了PP/TPE/表面改性CaCO₃复合材料,表征并研究了其结构与性能。结果表明:加入表面改性CaCO₃使复合材料的储能模量、损耗模量和复数黏度增加。表面改性CaCO₃含量为6%(w)时复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均最大,分别为29.85 MPa,25.67 MPa,43.79 kJ/m²;与纯PP相比,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了6.5%,11.5%,3.0%。表面改性CaCO₃含量为10%(w)时,终止分解温度从466.9℃增加到473.7℃,分解速率最快时的温度从455.9℃增加到460.5℃,对体系的热解稳定性有一定的改善。     

废轮胎热解炭黑改性方法及对天然橡胶的增强效应

采用干法改性,分别以3种改性树脂PA、PF-203、Polstal-PC为改性剂,使用行星式球磨机对废轮胎热解炭黑(CB_p)进行处理,探究改性前后CB_p的理化性质和结构的变化,并考察所得改性CB_p的增强性能及改性CB_p对天然橡胶硫化特性、交联密度、力学性能、动态力学性能的影响。结果表明,延长球磨时间会降低CB_p的粒径;改性树脂Polstal-PC的助磨效果最为明显,与未改性CB_p相比,由Polstal-PC改性的CB_p的总比表面积由65.1 m²/g增至97.4 m²/g,外表面的比表面积由63.0 m²/g增至71.6 m²/g;3种改性剂均有助于天然橡胶的硫化作用,添加改性树脂Polstal-PC改性CB_p可明显提高天然橡胶硫化胶的拉伸强度、300%定伸应力和交联密度,添加增黏树脂PA改性CB_p会导致...     

预处理对汉麻杆芯粉填充天然橡胶/丁苯橡胶性能的影响

以废旧的生物质材料汉麻杆芯粉(HP)为填料,通过不同的预处理改性,研究了其对所填充的天然橡胶/丁苯橡胶(NR/SBR)复合材料的硫化性能、微观形态结构、拉伸力学性能、动态力学性能以及耐磨性和耐疲劳性能的影响。结果表明,具有较小尺寸的HP对橡胶的硫化性能影响不大,填充后的硫化胶拉伸断裂强度从3.5 MPa增加到10.6 MPa,撕裂强度从22.9 kN/m增加到32.9 kN/m,但耐磨性和耐疲劳性能下降;改性处理明显改善了填充效果,乳液改性处理方法优于偶联剂改性处理方法。     

氨基表面改性二氧化硅/热塑性淀粉复合材料的制备与性能

为了进一步提高热塑性淀粉(TPS)的力学性能,用硅烷偶联剂KH-550对二氧化硅微球(SM)表面进行氨基化改性(SM-NH₂),并且,添加至热塑性淀粉基体中,得到SM-NH₂/TPS复合材料,研究了添加量对拉伸强度、冲击强度、动态力学性能、热稳定性和流变加工性能的影响。研究发现,当SM-NH₂的添加量为2.0%时,复合材料的拉伸强度由3.25 MPa增大至9.28 MPa,冲击强度由6.222 kJ/m²增大至14.635 kJ/m²;玻璃化转变温度T_α达到最大,其值为53.67℃;微商热重曲线中最大分解速率对应的温度为321.8℃,热稳定性最佳;扭矩峰值和平衡扭矩分别为47.23 N·m和10.86 N·m,流变加工性能下降。     

碳纤维表面化学结构对其增强环氧树脂基复合材料性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟手段，构建了碳纤维氧化表面及其增强的环氧树脂基复合材料模型。系统研究了碳纤维表面含氧官能团演变与碳纤维表面张力的作用关系，构建了碳纤维的不同氧化表面增强的环氧树脂模型，并进一步升温固化，获得最终的热固性复合材料。揭示了不同碳纤维表面化学结构对复合材料的剪切、拉伸及弯曲性能的影响。研究结果表明：—C=O和—COOH的含量提升有利于碳纤维表面能的提高，这主要归因于—C=O双键可弥补—C=C—破坏损失的表面共价键能，也提高了表面非键相互作用能。此外，一定含量含氧官能团的引入对复合材料力学性能均有不同程度的提高，但过量的含氧基团则削弱了力学性能。当电流密度为0.69 A/m²时，对应碳纤维增强环氧树脂基复合材料的剪切应力、拉伸强度和弯曲强度均为最优，进一步提升的电流密度使得复合材料的力学强度均逐渐降低。     

腰果酚改性白炭黑/纳米甲壳素对丁苯橡胶/顺丁橡胶复合材料性能的影响

分别采用腰果酚和硅烷偶联剂Si 69改性白炭黑/纳米甲壳素,研究了腰果酚和Si 69的用量对白炭黑/纳米甲壳素增强丁苯橡胶(SBR)/顺丁橡胶(BR)复合材料力学性能的影响。结果表明,当用量相同时,与Si 69相比,加入腰果酚胶料的焦烧时间变化不大,正硫化时间较长,最小转矩较大,最大转矩较小。随着腰果酚及Si 69用量的增加,混炼胶的门尼黏度明显降低。腰果酚的加入明显改善了SBR/BR硫化胶的耐热老化性能。     

硅烷偶联剂对纳米二氧化硅/硅橡胶复合材料界面作用及性能的影响

利用单官能团偶联剂六甲基二硅氮烷(HMDS)及双官能团偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)分别对纳米Si O2进行表面改性,制备了改性Si O2/甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)复合材料,研究了2种偶联剂对Si O2的改性效果,表征了改性Si O2在MVQ中的分散状态,且考察了2种偶联剂对复合材料结合胶、动态力学性能、交联密度及拉伸性能的影响。结果表明,HMDS和KH-570都能实现对Si O2改性接枝,且2种改性Si O2具有相同的摩尔接枝率;HMDS改性Si O2分散于基体中,且存在一定量团聚体,而KH-570改性Si O2的分散性较好,部分达到原生粒子级分散,颗粒与基体相容性提高;低应变条件下,Si O2经改性后,复合材料的储能模量(G')和损耗因子(tanδ)下降,且KH-570改性体系的G'低于HMDS改性体系,而tanδ高于HMDS改性体系;在高应变条件下,未改性与改性Si O2/MVQ复合材料的G'趋于一致,而KH-570改性体系的tanδ低于HMDS改性体系;改性Si O2/MVQ复合材料具有更高的交联密度和拉伸性能,且KH-570改性体系的交联密度和拉伸性能均高于HMDS改性体系。     

用硫化仪数学分析法确定白炭黑在丁苯橡胶中最佳填充量

以谷氨酸二硫代氨基甲酸镧(La-GDTC)改性白炭黑(Si O2)填充丁苯橡胶(SBR),采用硫化仪数学分析法确定了Si O2最佳用量,通过橡胶加工分析仪分析了填料网络结构的形成,研究了SBR/La-GDTC/Si O2复合材料的拉伸性能。结果表明,采用硫化仪数学分析法确定Si O2最佳用量为40份;当Si O2用量不超过40份时,SBR/La-GDTC/Si O2复合材料的Payne效应不明显,当Si O2用量为50份时,复合材料出现了明显的Payne效应;随着Si O2用量的增加,SBR/La-GDTC/Si O2复合材料的拉伸强度先升高后下降,当Si O2用量为40份时达到最大值(28.03 MPa),表明采用硫化仪数学分析法可以快捷、准确确定在橡胶复合材料中无机填料的最佳用量。     

改性凹凸棒土补强丁苯橡胶的研究

在大量实验的基础上,选择分别含有氨乙基和巯基的两种硅烷偶联剂协同改性具有纳米纤维结构的凹凸棒上(AT),作为橡胶的补强填料.研究了凹土改性工艺及填充量对改性凹土(MAT)填充丁苯橡胶(MAT/SBR)力学性能的影响,利用X射线衍射(XRD)分析比较了MAT晶体结构变化,并结合扫描电镜(SEM)观察填料在橡胶基体中的分散性.结果表明:尽管AT未经阳离子化处理,橡胶分子链通过机械混炼就能插层到凹土层间,形成插层型的MAT/SBR复合材料.SEM观察显示,改性凹土能够以单根纳米纤维的形式均匀分散在橡胶基体中,并与橡胶形成良好的界面结合,从而使MAT/SBR的拉伸强度和撕裂强度分别由补强前的1.73 MPa和9.78 kN·m-1提高到21.31 MPa和77.67 kN·m-.     

针状硅酸盐的表面改性及其橡胶复合材料的力学性能

考察了不同改性剂及其用量对针状硅酸盐(FS)表面改性和FS／橡胶复合材料力学性能的影响。结果表明,FS存在结构羟基,其中一些羟基具有化学反应活性。硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和十六烷基三甲基溴化铵对FS具有较好的改性效果。硅烷偶联剂Si69改性FS增强效果最好,其最佳用量为2．4质量份;改性FS用量的增加改善了复合材料的力学性能;改性FS对丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶具有良好的增强效果。     

硅烷偶联剂KH-550和Si-69增容粉煤灰/废胶粉复合材料

采用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si-69)对粉煤灰(FA)/废胶粉(URP)复合材料进行增容,考察了偶联剂用量和加入方式对复合材料性能的影响,并对复合材料的结构和微观形貌进行了表征。结果表明,KH-550和Si-69均可以改善FA与URP的相容性,提高复合材料的力学性能;Si-69的增容效果好于KH-550,最佳的Si-69/FA/URP(质量比)为1.0/40/100。采用硅烷偶联剂与FA混合、再与URP混合的分步加入方式,与同步加入方式相比,制备的复合材料更易成型,且复合材料的力学性能、耐磨性能和耐热老化性能更好。与KH-550相比,用Si-69改性的FA/URP复合材料,其相界面更为模糊,无孔洞。硅烷偶联剂改性的FA/URP复合材料中有Si—O生成。     

The role of interlayer grafting on the mechanical properties of magadiite/styrene‐butadiene rubber composites

This work examines the mechanisms by which magadiite (MGD), a synthetic layered silicate, acts as an active filler to provide high levels of mechanical reinforcement in styrene‐butadiene rubber (SBR) composites. Cetyltrimethylammonium (CTA⁺) expands the MGD layer spacing and promotes intercalation of SBR and silane coupling agent (Si69); the resulting CMGD/SBR composites have greater tensile moduli than comparable silica/SBR composites. CMGD was reacted in solution with Si69 (or MPTES) to prepare “pre‐grafted” MGD with varying levels of interlayer silane functionalization (SMGD). If the silane graft density is relatively low, the resulting SMGD/SBR composite has mechanical properties comparable to CMGD composites prepared with Si69 added during batch mixing. However, SMGD with high silane graft density does not permit SBR intercalation and produces composites with inferior mechanical properties, demonstrating the necessity of silane‐mediated interlayer grafting. Omitting Si69 from the formulation dramatically reduces the level of mechanical reinforcement as measured by DMA and tensile testing. Adding extra bulk sulfur (to replace sulfur omitted with Si69) does not produce composites with mechanical properties comparable to CMGD/SBR or SMGD/SBR prepared with Si69. This work demonstrates that silane‐mediated SBR‐MGD grafts within the MGD interlayer space are essential for achieving high levels of mechanical reinforcement in MGD/SBR composites. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45025.     

化学改性脱硫灰取代部分炭黑制备环保型丁苯橡胶及其性能

用硅烷偶联剂Si69和KH550对脱硫灰进行化学改性,用改性脱硫灰取代部分炭黑与丁苯橡胶复合,制备环保型丁苯橡胶,对其进行了表征,采用均匀设计结合BP神经网络建立模型优化工艺参数. 结果表明,最优制备工艺参数为Si69和KH550用量分别为4.3wt%和3.8wt%、无水乙醇用量22.1wt%、搅拌速度705 r/min、反应温度82℃,该条件下所制环保型丁苯橡胶的力学性能为拉伸强度19.64 MPa、撕裂强度44.96 kN/m、邵氏A硬度66. 实验结果与模型预测值吻合较好,相对误差为3.03%~2.65%.     

原位改性纳米氧化镁/顺丁橡胶复合材料的制备与性能

采用原位改性的方法制备了硅烷偶联剂Si 75 改性纳米氧化镁/顺丁橡胶复合材料,通过橡胶加工分析仪、扫描电镜等研究了其硫化特性、物理机械性能及动态力学性能。结果表明,当改性剂的用量为填料质量的3%时能有效提高纳米氧化镁/顺丁橡胶胶料的硫化速率和交联程度,且硫化胶的综合物理机械性能最好; 与未改性氧化镁填充的顺丁橡胶相比,改性氧化镁与橡胶之间的相互作用得到了增强,纳米氧化镁在橡胶中的分散性有了较大程度的改善,从而提高了改性纳米氧化镁/顺丁橡胶硫化胶的物理机械性能和损耗因子。     

Effect of bonding agents on styrene butadiene rubber–aluminum powder composites

Effects of various bonding agents—such as the hexamethylene tetramine–resorcinol system (HR), bis[3‐ (triethoxysilyl) propyl] tetra sulfide (Si‐69), and cobalt naphthenate (CoN)—on the mechanical properties of aluminum powder filled styrene butadiene rubber composites were studied, giving emphasis on concentration of bonding agent and loading of aluminum powder. Shore A hardness, modulus, tensile strength, tear strength, heat buildup, etc., were increased by the loading of aluminum powder, and the presence of bonding agents again increased these properties. Rebound resilience and elongation at break were decreased by the addition of aluminum powder. Equilibrium swelling studies showed an improved adhesion between aluminum powder and styrene butadiene rubber (SBR) in presence of bonding agents. Among the various bonding agents used in this study, silane coupling agent (Si‐69) and hexamethylene tetramine–resorcinol (HR) system were found to be better for aluminum powder filled SBR vulcanizates. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 85: 519–529, 2002     

硅烷偶联剂改性绢云母补强丁苯橡胶的研究

以片状绢云母粉体为基料,采用γ-巯丙基三乙氧基硅烷对绢云母表面改性,通过橡胶复合材料的力学性能评价表面改性效果。结果表明：改性剂用量2%、改性温度90℃、改性时间20 min为绢云母粉体最适宜的改性条件,此条件制备的绢云母/丁苯橡胶( SBR)复合材料力学性能改善明显。 FTIR分析表明：硅烷偶联剂与矿物表面发生了化学键合;SEM观察发现改性绢云母能均匀分散在橡胶基体中,与橡胶形成良好界面结合,证实了绢云母通过表面改性能有效的提高对丁苯橡胶的补强性能。     

聚碳酸酯微粉/气相白炭黑杂化增强硅橡胶

利用磨盘形力化学反应器常温粉碎制备了聚碳酸酯（PC）微粉，在硅橡胶的常规补强体系中，引入PC微粉部分代替白炭黑，实现了对硅橡胶的杂化增强，在一定程度上改善了硅橡胶复合材料的力学性能。考察了PC微粉添加量、粒径以及表面处理白炭黑对硅橡胶复合材料力学性能的影响。结果表明，用PC微粉部分代替白炭黑，可以大幅度提高硅橡胶复合材料的断裂伸长率，从230％提高到最大320％左右，撕裂强度从12．3kN／m提高到最大14．6kN／m，复合材料的硬度显著降低，从78降低至68，白炭黑经硅烷偶联剂处理后，硅橡胶复合材料的硬度减小为63。     

Structure and mechanical properties of nanodispersed fibrous silicate‐reinforced ethylene–propylene–diene monomer nanocomposites

In this study, ethylene–propylene–diene monomer (EPDM)/fibrillar silicate (FS) nanocomposites were successfully prepared by mechanically blending EPDM with FS, which was modified by silane coupling agent KH570 containing methacryloxy group. The effects of silane content and modified FS on the dispersion of FS and mechanical properties of the composites were investigated. The impact of water in FS on mechanical properties of the composites was also evaluated. The results showed that modified FS could be dissociated into nanofibers dispersing evenly in the EPDM matrix by increasing substantially the loading of silane through the mechanical blending. The optimum loading level of silane coupling agent was up to 24 phr/100 phr FS. Silane KH570 could improve the dispersion of FS and strengthen nanofibers–rubber interfacial adhesion even at the loading of as high as 50 phr FS, making FS to exhibit excellent reinforcement to EPDM. Too much FS could not be completely dissociated into nanofibers, slowing down further improvement. The EPDM/FS composites exhibited the similar stress–strain behavior and obvious mechanical anisotropy with short microfiber‐reinforced rubber composites. With the increase in silane coupling agent and modified FS, the number of nanofibers increased because of the exfoliation of FS microparticles; thus, the mechanical behaviors would become more obvious. It was suggested that the free water in FS should be removed before mechanically blending EPDM with FS because it obviously affected the tensile properties of the composites. Regardless of whether FS was dried or modified, the EPDM/FS composites changed little in tensile strength after soaked in hot water. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011