摘要
本文采用熔融插层法制备了丁腈橡胶（NBR）/有机蒙脱土（OMMT）纳米复合材料，考察了有机蒙脱土对其各种性能的影响，同时提出了有机蒙脱土对丁腈橡胶的增强机理。 利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和热重分析(TG)等测试方法表征了纳米复合材料的微观结构和热稳定性，描述并证实了有机蒙脱土在丁腈橡胶基体中的纳米分散结构，制得了一种插层型纳米复合材料，复合材料具有良好的热稳定性。 本研究考察了有机蒙脱土对复合材料力学性能的影响。结果表明，复合材料中有机蒙脱土本身具有的片层结构以及蒙脱土在橡胶中精细的分散结构使复合材料具有良好的力学性能。随着有机蒙脱土用量的增加，复合材料的拉伸强度、撕裂强度、100%和300%定伸强度、硬度、扯断伸长率均增大。 本研究考察了丁腈橡胶/有机蒙脱土纳米复合材料的耐油性能、耐溶剂性能、老化性能、硫化特性以及加工性能。其测试结果表明，随着OMMT用量的增加，复合材料的质量变化率（△m%）和体积变化率（△V%）均降低，即耐油性能提高。OMMT片层良好的阻隔性能使其在甲苯中的溶胀性能明显优于炭黑和蒙脱土原土。老化性能测试结果表明，随着OMMT用量的增加，100%定伸强度变化率提高，拉伸强度变化率先增加后减少，在OMMT用量为10份时拉伸强度变化率最高，而扯断伸长率变化率则逐渐下降。通过对硫化特性参数分析发现，随着OMMT用量的增加，复合材料的焦烧时间（t10）明显缩短，正硫化时间（t90）逐渐延长。而门尼粘度值的变化说明，NBR/OMMT复合材料比NBR/炭黑（N660）复合材料具有更优异的加工性能。 采用平衡溶胀法测试了硫化胶的交联密度。其结果表明：随着填料用量的增加，NBR/OMMT纳米复合材料的交联密度先增大后减小，而NBR/蒙脱土原土(Na-MMT)复合材料的交联密度则逐渐减小。把OMMT用量定为5份时，增加硫化促进剂的用量，硫化胶的交联密度呈上升趋势。 本研究采用化学抽提的方法对有机蒙脱土增强聚合物机理进行了初步的探讨，研究了交联密度与强伸性能的关系，测定了OMMT/NBR复合材料中结合胶的含量。同时对增强机理进行了模型模拟：正是由于蒙脱土片层间内外的“特殊效应”以及拉伸过程中产生了滑移和取向，使得复合材料的力学性能得以提高。
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