摘要：本文以十八烷基三甲基溴化铵（STAB）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）复配改性无机粘土，制备了有机粘土/NR纳米复合材料，采用XRD和IR对不同配比的改性效果进行了表征，研究了无机粘土与STAB比例为2.5:1、2.8:1、3.0:1时，不同的阴阳离子配比对复合材料微观结构与性能的影响。实验表明，STAB和SDBS复配改性较未改性粘土制备的纳米复合材料力学性能好。XRD和IR证实改性剂已进入粘土层间并且扩大了粘土层间距。当无机粘土与STAB比例相同时，随着阴离子的增加性能呈现出现增加后减小的趋势；当STAB与SDBS比例相同时，随着阳离子的减小呈现出先增加后减小的趋势。当无机粘土与STAB配比为2.5:1，STAB与SDBS配比为5:1时，拉伸强度和撕裂强度相对于无机粘土分别增加24.55％、17.06％，有机粘土/NR纳米复合材料的性能表现出最好。
关键词：NR，复配改性，粘土，纳米复合材料目 录
1 前言 1
1.1 粘土的结构和性质 1
1.1.1 粘土的结构 1
1.1.2 粘土的性质 2
1.1.3 阴-阳离子表面活性剂复配 4
1.1.4 粘土的改性方法概述 5
1.2 天然橡胶的特性 6
1.3 粘土/橡胶纳米复合材料 7
1.3.1 粘土/橡胶纳米复合材料的制备方法 7
1.3.2 粘土/橡胶纳米复合材料的结构 9
1.3.3 粘土/NR纳米复合材料微观结构表征与力学性能 10
1.4 课题研究的目的及意义 10
1.4.1 目的 10
1.4.2 意义 10
2 实验部分 12
2.1 实验材料 12
2.2 实验配方 13
2.3 实验设备以及测试仪器 13
2.4 实验工艺过程 14
2.4.1 无机土的有机化处理 14
2.4.2 粘土/NR纳米复合材料的制备工艺 14
2.5实验测试手段 15
2.5.1常规力学性能测试 15
2.5.2 微观结构的表征 15
2.6 实验注意事项 16
3 结果与讨论 17
3.1 不同配比的改性粘土红外谱图分析 17
3.2 粘土/NR纳米复合材料常规力学性能分析 18
3.2.1 无机粘土制备粘土/NR纳米复合材料力学性能分析 18
3.2.2 有机改性粘土制备粘土/NR纳米复合材料力学性能分析 19
3.2.3 不同配比无机粘土与STAB的粘土/NR纳米复合材料力学性能分析 23
3.3 粘土/NR纳米复合材料的XRD分析 27
3.3.1 无机粘土与STAB为2.5:1中性能最好的XRD分析 27
3.3.2 无机粘土与STAB为2.8:1中性能最好的XRD分析 28
3.3.3 无机粘土与STAB为3.0:1中性能最好的XRD分析 29
3.3.4 STAB与SDBS为5:1时NR纳米复合材料的XRD分析 30
4结论 32
参考文献 33
致谢 36
课题研究的目的及意义
1.4.1 目的
考察阴-阳离子复配改性的配比对粘土/NR纳米复合材料力学性能的影响、纳米粘土在橡胶基体中的分散状况以及有机粘土晶层间距与复合材料性能的对应关系。
实现粘土片层在橡胶基体中的纳米级分散，最终获得综合性能优异的粘土/NR橡胶纳米复合材料，为寻找一种获得聚合物基纳米复合材料最佳性能的表面改性技术提供解决方案和理论依据。
1.4.2 意义
优良的性能以及成本较低等优点使粘土/橡胶纳米复合材料具有崭新的应用前景。其理论研究也会把人们带进一个全新的领域。对受限分子链的研究会对高分子凝聚态的研究有重要意义。可以预见，随着研究的深入开展，这种类型的复合材料的种类会越来越多，性能将会越来越优异，会更多的用于食品包装、医疗材料、灌装容器、运动器材、电子器件封装、航空航天材料等方面，为人类的生活提供更多的性能优异的新材料。我们相信粘土/橡胶纳米复合材料会给传统的橡胶工业带来一场行业性的革命。
