粘土-橡膠納米復(fù)合材料抗裂紋增長(zhǎng)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(jiǎn)便高效的納米復(fù)合技術(shù)，也是制備層狀硅酸鹽/橡膠納米復(fù)合材料的重要方法之一。本論文的研究工作主要分為兩個(gè)部分：一.利用乳液絮凝法制備出粘土/天然橡膠納米復(fù)合材料，用多種試驗(yàn)方法研究其抗裂紋增長(zhǎng)及耐破壞性能；二.通過(guò)應(yīng)用各種改性劑對(duì)粘土/丁苯橡膠納米復(fù)合材料的工業(yè)化產(chǎn)品進(jìn)行有機(jī)改性，從而提高復(fù)合材料的綜合性能，進(jìn)一步推進(jìn)其在工業(yè)界的應(yīng)用。
　　 對(duì)比了粘土/炭黑/天然橡膠納米復(fù)合材料與純炭黑填充的

2、天然橡膠的物理機(jī)械性能。當(dāng)用1phr粘土分別代替1～5份炭黑時(shí)，粘土/炭黑/天然橡膠納米復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，撕裂強(qiáng)度和阿克隆磨耗會(huì)出現(xiàn)峰值，這與粘土形成的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　　 首次用預(yù)割口試樣，包括預(yù)割口長(zhǎng)條型試樣，預(yù)割口啞鈴型試樣，預(yù)割口屈撓試樣，研究粘土/炭黑/天然橡膠納米復(fù)合材料的抗裂紋增長(zhǎng)性能，研究發(fā)現(xiàn)，相較于炭黑的球狀結(jié)構(gòu)，粘土獨(dú)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(fù)合材料

3、的抗裂紋增長(zhǎng)性能；粘土的加入可以使裂紋增長(zhǎng)路徑變得更為曲折。
　　 用耐切割試驗(yàn)機(jī)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(dāng)粘土用量一定時(shí)，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(duì)光滑，沒有明顯的空洞和溝槽。
　　 用伸張疲勞實(shí)驗(yàn)研究粘土/炭黑/天然橡膠納米復(fù)合材料的耐疲勞性能。粘土的加入可以使復(fù)合材料的100％和

4、300％定伸應(yīng)力提高。
　　 采用工業(yè)界面劑對(duì)粘土/丁苯橡膠納米復(fù)合材料的工業(yè)化產(chǎn)品進(jìn)行界面修飾，提高其硬度，100％、300％定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)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(duì)工業(yè)化制備的粘土/丁苯橡膠納米復(fù)合材料的性能調(diào)節(jié)是有一定效果的。初步探討了其機(jī)理，兩者可以同時(shí)與粘土和橡膠基體發(fā)生反