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摘要:本论文采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）与十二烷基磺酸钠（SDS）复配改性无机粘土并采用熔体插层法制备有机粘土/丁苯橡胶（SBR）纳米复合材料，并对其力学性能与微观相态结构进行研究。通过改变CTAB与SDS的用量来比较复合材料的微观结构和力学性能。研究表明，使用不同用量的CTAB与SDS，都能进入粘土层间，使粘土晶层间距变大，从而使复合材料的力学性能有不同程度的提升。当CTAB的用量一定，改性效果达到最佳时与SDS的配比为4g:1g；无机粘土与CTAB的配比是3.0g:1g，CTAB与SDS的配比为4g:1g时，使无机粘土的晶层间距扩大到5.88nm，拉伸强度较无机粘土的提高了247%，撕裂强度较无机粘土提高了32%，定伸应力和硬度也有了明显的提升，改性效果达到最佳。
关键词：熔体插层法，粘土，有机改性剂, 纳米复合材料
目录
1 前言 1
1.1 纳米复合材料概述 1
1.2 层状硅酸盐的介绍 3
1.2.1 层状硅酸盐的结构 3
1.2.2 蒙脱土的基本特性 4
1.3 粘土有机改性 5
1.3.1 粘土有机改性剂种类 6
1.3.2 粘土有机改性原理 7
1.4 粘土/橡胶纳米复合材料的制备方法 8
1.5粘土/橡胶复合材料简介 9
1.5.1粘土/橡胶复合材料的结构 9
1.5.2 粘土/橡胶纳米复合材料的性能 10
1.6 题研究的目的及意义 11
2 实验部分 13
2.1实验原材料及基本配方 13
2.1.1实验原材料 13
2.1.2 实验基本配方 13
2.2 实验设备及测试仪器 14
2.3 实验工艺过程 15
2.3.1 无机粘土的有机化处理 15
2.3.2 粘土/SBR纳米复合材料的制备 15
2.3.3 粘土/SBR纳米复合材料实验工艺流程图 15
2.4 实验测试方法 16
2.4.1 微观表征测试 16
2.4.2 常规力学性能测试 17
3 结果讨论与分析 18
3.1 红外光谱（FTIR）分析 18
3.2 粘土/SBR纳米复合材料的力学性能 18
3.2.1 无机粘土与CTAB质量比为2.5:1组的复合材料力学性能分析 19
3.2.2 无机粘土与CTAB质量比为2.8:1组的复合材料力学性能分析 20
3.2.3无机粘土与CTAB质量比为3.0:1组的复合材料力学性能分析 22
3.2.4 单一阳离子（CTAB）改性粘土/SBR纳米复合材料的力学性能分析 23
3.2.5 各组最优力学性能纵向比较 25
3.3 X射线衍射（XRD）图谱分析 26
3.3.1 不同阴阳离子配比改性粘土XRD分析 26
3.3.2 粘土/SBR纳米复合材料的XRD分析 27
4 结论 30
参考文献 30
致谢 32
目前，聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究在国内外均为热点之一，但多数集中在合成与制备上，而应用研究为数甚少，在橡胶工业中的应用更是几近空白。因此，对这类新材料进行应用型研究在实践和理论上均具有重要意义。
橡胶的主要优点是质轻、耐腐蚀、绝缘性能好、易于成型加工。高弹性更是其独一无二的特性。这些性能是结构材料非常需要的。但是橡胶材料的缺点也是很明显的:同金属材料和无机材料相比，它们的工程强度低、模量低、耐热性能不好。尽管橡胶材料的比强度较高，但这些不足严重地阻碍了橡胶材料在高性能结构材料领域的广泛应用。因此，对橡胶进行增强改性（提高强度和模量）是橡胶材料成为高性能结构材料的必要手段。
不经填充增强的橡胶是无法满足力学性能和加工性能要求的。由于结晶、取向、主链刚性化和极性化等分子结构自增强方式要么增强效果有限，要么较多地丧失了其它物理机械性能，要么显著地降低了加工性能或不能应用于大多数场合，成本也明显提高。因此，引入增强剂进行增强成为提高聚合物强度、模量、耐热性的非常重要的手段。橡胶材料的高效增强必须是纳米增强或形状系数比很大的微米增强[1]。没有炭黑和白炭黑，就没有今天繁荣的橡胶工业和轮胎工业。纳米炭黑、纳米二氧化硅、短有机纤维[2]等均可以对橡胶材料进行高效增强。但炭黑依赖于石油资源；二氧化硅（白炭黑）是潜力很大的橡胶增强剂，但缺点是价格偏高，增强性能劣于炭黑，需要价格昂贵的硅烷偶联剂的辅助[3]；短纤维增强橡胶是一种独特的增强方式，它赋予了橡胶材料低伸长下高模量的特点，并使许多传统的长纤维增强橡胶制品的生产实现了自动化和连续化[4]。但现有短纤维橡胶复合材料使用的有机纤维的直径粗（同玻璃纤维），长度长（为了保证必须的长径比），导致复合材料的加工流动性很差。
综上所述，价格偏高，不能兼顾和平衡综合性能，加工性能不太理想，是聚合物增强的主要问题。在当今石油资源日趋紧张的现实下，制备价格更低、增强效果更好、分散性和流动性更理想的增强性填充剂，是该领域重要和主要发展方向之一，同时也具有极其重要的社会效益和经济效益。因此，橡胶增强改性的研究与工业技术开发一直是全世界高分子材料研究的热点和竞争领域。
