粘土-橡膠納米復合材料抗裂紋增長及耐破壞性能研究.pdf

1、乳液絮凝法是張立群教授等提出的一種簡便高效的納米復合技術(shù)，也是制備層狀硅酸鹽/橡膠納米復合材料的重要方法之一。本論文的研究工作主要分為兩個部分：一.利用乳液絮凝法制備出粘土/天然橡膠納米復合材料，用多種試驗方法研究其抗裂紋增長及耐破壞性能；二.通過應用各種改性劑對粘土/丁苯橡膠納米復合材料的工業(yè)化產(chǎn)品進行有機改性，從而提高復合材料的綜合性能，進一步推進其在工業(yè)界的應用。
　　 對比了粘土/炭黑/天然橡膠納米復合材料與純炭黑填充的

2、天然橡膠的物理機械性能。當用1phr粘土分別代替1～5份炭黑時，粘土/炭黑/天然橡膠納米復合材料的拉伸強度，撕裂強度和阿克隆磨耗會出現(xiàn)峰值，這與粘土形成的填料網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　　 首次用預割口試樣，包括預割口長條型試樣，預割口啞鈴型試樣，預割口屈撓試樣，研究粘土/炭黑/天然橡膠納米復合材料的抗裂紋增長性能，研究發(fā)現(xiàn)，相較于炭黑的球狀結(jié)構(gòu)，粘土獨特的片層結(jié)構(gòu)在一定程度上能夠鈍化支化裂紋尖端，使裂紋發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此能夠提高納米復合材料

3、的抗裂紋增長性能；粘土的加入可以使裂紋增長路徑變得更為曲折。
　　 用耐切割試驗機模擬工程輪胎在苛刻路面的行駛情況，借此研究其耐破壞性能，研究發(fā)現(xiàn)，加入粘土可以改善其耐切割性能；當粘土用量一定時，耐切割性能隨著炭黑用量的增加而變好；用SEM觀察切割后的表面發(fā)現(xiàn)，粘土的加入使切割后斷面相對光滑，沒有明顯的空洞和溝槽。
　　 用伸張疲勞實驗研究粘土/炭黑/天然橡膠納米復合材料的耐疲勞性能。粘土的加入可以使復合材料的100％和

4、300％定伸應力提高。
　　 采用工業(yè)界面劑對粘土/丁苯橡膠納米復合材料的工業(yè)化產(chǎn)品進行界面修飾，提高其硬度，100％、300％定伸應力和拉伸強度。此外，耐磨性能也得到了很大的改善，這就為制備一種節(jié)能，環(huán)保，高效的綠色輪胎提供了一種行之有效的方法。
　　 另外，KH550和Si69的界面作用研究表明，兩者對工業(yè)化制備的粘土/丁苯橡膠納米復合材料的性能調(diào)節(jié)是有一定效果的。初步探討了其機理，兩者可以同時與粘土和橡膠基體發(fā)生反