丁腈橡胶粘土纳米复合材料的阻燃性研究.pdf

王立等丁腈橡胶／粘土纳米复合材料的阻燃性研究 189 丁腈橡胶／粘土纳米复合材料的阻燃性研究 王立，孙翠华．李培耀 (青岛大学化工学院。青岛266071) 摘要：通过利用自制有机改性粘土，采用插层复合法成功制备了丁腈橡胶(NBR)／粘土纳米复合材料。透 射电子显微镜(TEM)结果证实了粘土片层在橡胶基体中的纳米级分散。研究结果表明：纳米复合材料的阻 燃性能明显高于炭黑补强胶料的阻燃性能。 关键词：粘土fNBR；纳米复合材料；阻燃 纳米复合材料是近年来发展较为迅速的一种 粘土能否代替炭黑作为橡胶的一种新型的补 新型复合材料。纳米复合技术的问世为高分子材 强剂成为众多科研工作者的研究热点，但目前的 料改性和高性能化开辟了崭新的途径，为获得多 研究多集中在力学性能上，对其阻燃性的研究尚 功能性和优异性能的材料提供了一条有效途径。 不多。随着社会的进步和科学技术发展，人们对 聚合物／粘土纳米复合材料能够揉和有机一 安全和环保的要求越来越高，许多行业和场所使 无机两相性质，得到性能优异的复合材料。只要 用的橡胶制品，在阻燃性能方面都已有相应的要 极少比例的粘土(约5％)，就可大幅度提高聚合 求和法规。因此，在保证力学性能的基础上，高阻 物的力学性能。1987年丰田公司的研究小组报燃性的材料将拥有更加广阔的市场前景。 道了尼龙6／粘土纳米复合材料[1]，材料的热变形 本文采用新颖的挤出插层复合法制备了 温度较纯尼龙6有大幅度提高，同时力学性能和 NBR／粘土纳米复合材料，并对材料的阻燃性能 阻隔性能均有不同程度的提高。现今粘土纳米复 进行了研究。 合材料已成为研究的热点，并相继研究出了多种 1 实验部分 聚合物／粘土纳米复合材料，如聚酰亚胺[2]、环氧 树脂‘引、聚氧化乙烯[“、聚甲基丙烯酸甲酯[5’6]等1．1 实验原料 几十种，其中有多种聚合物已经实现了一定的工 有机改性蒙脱土，实验室自制；NBR；NBR41 业化生产。 (丙烯腈含量为41％)，中国石油兰州石化公司； 由于粘土结构上有许多引人注目的优良特 其他配合剂均为市售。 点：(1)粘土具有天然的纳米片层结构，通过简单 1．2实验仪器 的复合技术就能剥离成纳米尺度的片层，均匀分 开放式炼胶机：XK一160B型，盛华隆机械股 散在聚合物基体中，制得聚合物基纳米复合材料； 份有限公司 (2)粘土来源丰富且价格非常低廉；(3)只需很少 平板硫化机：QLB--350X350X2型，上海第 的填料即可使复合材料具有相当高的强度、弹性 一橡胶机械厂 模量、尺寸稳定性、热稳定性及阻隔性能等。因此 双螺杆挤出机：SL一35B四川广汉市广中机 越来越受到国内外相关行业的重视[7’8]。借鉴于 械厂 粘土在树脂中的应用，科学工作者对粘土在橡胶 透射电子显微镜：JEM一2000EX型，日本 中的应用也开始了研究[9]。初步研究结果表明： JEOL公司，加速电压：120kV 粘土对橡胶起到了一定的补强作用，可以大幅度 氧指数测定仪：HC一2，南京江宁县分析仪器 提高橡胶的力学性能[1叼；而且橡胶／粘土复合材 厂 料的加工性能好，相对于碳黑补强橡胶具有更好 1．3纳米复合材料的制备 的阻燃性能。 有机粘土(自制)为变量，NBR和其他配合剂 2006年橡胶新技术交流暨信息发布会 为定量，分别用双螺杆挤出机挤出复合及开放式 形式存在于基体中，分散效果比挤出复合法要差， 炼胶机直接共混制得NBR／