纳米凹凸棒填充胎面胶应用的研究毕业论文.doc

毕业设计（论文） 纳米凹凸棒填充胎面胶应用研究Nano-attapulgite filled tread applied research徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称 纳米凹凸棒填充胎面胶应用研究 课题性质 实 验 一选题意义及背景凹凸棒土(简称AT)是一种天然的多孔性键层状含水富镁铝的纳米针状硅酸盐矿物，在江苏、安徽等省有丰富的储量。A T 的最小结构单元是纤维状的纳米单晶，单晶直径为2040 nm，长度为5005 000 nm，单晶平行排列形成晶束，晶束又相互聚集形成各种聚集体。因此，A T 属于一维纳米级填料，是高分子材料的理想补强剂。橡胶通常采用白炭黑和炭黑作为其补强剂，而以AT作为其补强剂的研究鲜见报道。由于A T 储量丰富，因此开发利用廉价的A T 资源作为橡胶补强剂具有重要意义。但由于A T 的比表面积大、表面活性高、易团聚，且表面含有大量的硅羟基，与高聚物的亲和性较差，因此在橡胶和塑料中往往只能作为惰性填料使用。近年来的研究表明，A T 经过表面有机改性后对橡胶有很好的补强效果。本研究拟采用硅烷偶联剂和不饱和脂肪酸对凹凸棒进行改性，通过改变轮胎种类、偶联剂种类与用量、填料（纳米凹凸棒土）用量及与其他填料并用量、复合材料加工工艺、硫化工艺等，制备出纳米凹凸棒/NR/SBR/BR纳米复合材料。并通过对复合材料结构及力学性能的表征及分析，进而研究其在轮胎、胶带、胶鞋等橡胶制品中的应用。二毕业设计（论文）主要内容： 1、硅烷偶联剂对凹凸棒土的改性方法及其与胎面胶复合的工艺研究；2、改性的凹凸棒填充份数对胎面胶性能的影响；3、改性纳米凹凸棒与炭黑填料对胎面胶性能的影响对比。 三计划进度：1. 查阅资料 2 天 2实验方案设计 3 天 3.第一循环试验 10 天 4.第二循环试验 10 天5.总结论文书写 3 天6.准备答辩 2 天四毕业设计（论文）结束应提交的材料： 1、毕业论文2、原始数据记录本指导教师 王国志 教研室主任 2011 年 8月 29 日年 月 纳米凹凸棒填充胎面胶应用研究 摘 要 凹凸棒土（attapulgite, AT）是一种天然纳米针状硅酸盐（Mg5Si8O20(OH2)44H2O），其最小结构单元是直径2040 nm，长度5005000 nm的纳米单晶，单晶平行排列形成晶束，晶束又相互聚集形成各种聚集体，因此，从结构尺寸上来看，AT是高分子材料的理想补强剂。此外，相对于炭黑、白炭黑这些传统填料，AT储量丰富，价格低廉，因而有很好的市场发展前景。但AT作为无机纳米填料时，在聚合物基体中很难分散，且界面结合力差，易发生相分离。若设法对其表面进行有机化改性，则无疑能改善其在橡胶中的相容性分散性和亲和性，并最终得到的综合力学性能优异的纳米复合材料。因而，本文采用熔融共混的方法，将硅烷偶联剂KH-550，KH-560，KH-570和A151，Si69改性过的AT与混合橡胶复合，制备出性能优异的复合材料，并对其力学性能测试。研究结果表明，A151对AT的改性效果最好，当填充白炭黑40份时，AT/NR+SBR+BR纳米复合材料综合性能最好，其拉伸强度、撕裂强度、扯断伸长率分别达到13.98MPa，38.26 MPa和490.2%，老化以后其拉伸强度、扯断伸长率分别达到16.26Mpa和417.7%，此外，鉴于AT与白炭黑同为无机填料，本论文还研究了AT与白炭黑并用对复合材料性能的影响。结果表明，当AT与白炭黑并用比为1：1（20份/20份）时，与填充40份白炭黑的NR+SBR+BR的复合材料力学性能相当。因此，通常采用白炭黑作为其补强剂。由于A T 储量丰富，因此开发利用廉价的A T 资源作为橡胶补强剂具有重要意义。但由于A T 的比表面积大、表面活性高、易团聚，且表面含有大量的硅羟基，与高聚物的亲和性较差，因此在橡胶和塑料中往往只能作为惰性填料使用。近年来的研究表明，A T 经过表面有机改性后对橡胶有很好的补强效果关键词 凹凸棒土 NR+SBR+BR 有机改性 并用 Nano-attapulgite filled tread applied researchDong-jing daiXuzhou College of Industrial TechnologyAbstract Attapulgite (AT) is a kind of natural nano needle silicate (Mg5Si8O20(OH2)44H2O), the smallest unit is 20-40 nm, length of 5005000nm nano crystal crystal chips, parallel formation, crystal formation of each bundle together, therefore, from the structure of aggregate size, is the ideal polymer materials AT reinforcing agent. Moreoer, black, white carbon black these traditional packing that price is cheap, plentiful, and has the good market prospect. But AT a inorganic nanometer packing, in polymer matrix, and interface adhesion to scatter, ShengXiang cross-bred separation. If on the surface to the organic modification, can improve the doubt in the compatibility and compatibility of rubber, and eventually dispersion of comprehensive mechanics performance nano-compound material. Therefore, this paper uses the melt blending method, the silane coupling agent KH-550, KH-560, KH-570 and A151, Si69 and modified AT and mixed rubber composite, preparation of high-performance composite materials, and the mechanical properties test. The results show that, the A151 modification for AT had the best effect, when white carbon black filled 40, AT / NR+SBR+BR nanocomposites is the best overall performance, the tensile strength, tear strength, elongation at break reached 13.98MPa, 38.26 MPa and 490.2%, aging after its tensile strength, elongation at break, respectively 16.26Mpa and 417.7%, in addition, in view of AT and silica with inorganic filler, the thesis will study the AT and silica and effects on the properties of composite. The results show that, when AT and white carbon black and with the ratio of 1: 1 ( 20 / 20 ), and 40 white carbon black filled NR+SBR+BR composites mechanical properties are quite. Therefore, usually using silica as reinforcing agent. Because A T is abundant, so the development and utilization of cheap A T resources as rubber reinforcing agent has important significance. But as A T of large specific surface area, high surface activity, agglomeration, and the surface containing a silicon hydroxyl, and high affinity is poor, therefore in the rubber and plastics are often used only as an inert filler.Recent studies showed that, A T after surface organic modification of rubber have good reinforcement effectKeywords：attapulgite，NR+SBR+BR ，organic modification，blending. 目录摘 要IAbstractII第一章 前言1第二章 文献综述21.1 凹凸棒土的结构及有机改性21.1.1 凹凸棒土的结构及组成21.1.2 硅烷偶联剂改性凹凸棒土32.1橡胶的结构和特性42.1.1天然橡胶的结构和特性42.1.2丁苯橡胶结构和特性52.1.3顺丁橡胶的结构和特性6第三章 实验73.1实验原料，设备与仪器73.1.1实验材料73.1.2实验仪器和设备73.1.3实验配方83.2材料制备83.2.1 AT的改性83.2.2复合材料的制备83.3测试分析93.3.1邵式A型硬度93.3.2力学性能测试93.4试验项目93.4.1化特性测定93.4.2 硬度93.4.3 拉伸性能93.4.4 撕裂性能103.4.5 热氧老化性能103.4.6 工艺要求10第四章 结果与讨论114.1不同偶联剂改性AT/NR+SBR+BR纳米复合材料性能114.2填充不同份数的凹凸棒/土白炭黑并用/NR+SBR+BR材料性能15第五章结论20参考文献：21致谢22第一章 前言凹凸棒土，简称凹凸土(attapulgite, AT)，又名坡缕石(palygorskite)，其化学分子式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O。AT是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的粘土，国内于1979年首次发现凹凸棒土。AT最小结构单元是直径2040 nm，长度5005000 nm的纳米单晶，单晶平行排列形成晶束，晶束又相互聚集形成各种聚集体，因此，从结构尺寸上来看，AT是高分子材料的理想补强剂。此外，相对于炭黑、白炭黑这些传统填料，AT储量丰富，价格低廉，因而有很好的市场发展前景。但AT作为无机纳米填料时，在聚合物基体中很难分散，且界面结合力差，易发生相分离。若设法对其表面进行有机化改性，则无疑能改善其在高分子材料中的相容性、分散性和亲和性，并最终得到的综合力学性能优异的纳米复合材料 1。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，其理想的化学分子式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O，具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。橡胶使用的传统补强剂为白炭黑和炭黑，由于AT储量丰富，因此开发利用廉价的AT资源作为橡胶补强剂具有重要意义。但由于AT的比表面积大、表面活性高、易团聚，且表面含有大量的硅羟基，与高聚物的亲和性较差，因此在橡胶和塑料中往往只能作为惰性填料使用，因而需用改性剂对AT表面改性以增加其与高分子基体的相容性。偶联剂的分子中具有两种不同的反应性基团的有机硅化合物，可以形成无机相硅烷偶联剂有机相的结合，从而使有机物与无机材料界面间获得较好的黏接强度。偶联剂对纳米凹凸棒土表面进行处理可制造功能性的纳米凹凸棒土产品。国外纳米凹凸棒土表面处理用偶联剂有十几种。本实验是用硅烷偶联剂表面处理：硅烷偶联剂是开发最早、应用最广的一类偶联剂。对纳米凹凸棒土表面处理较为有效的是一种多组分硅烷偶联剂，它能使纳米凹凸棒土表面硅烷化。实践证明，一般的硅烷偶联剂与纳米凹凸棒土表面不发生偶联反应。多组分硅烷偶联剂和纳米凹凸棒土表面反应机理一般是通过如下的表面反应过程实现的因此，本文主要研究对纳米AT的改性及经不同偶联剂改性的AT与NR+SBR+BR的复合工艺，硫化工艺及复合材料的力学性能。此外，鉴于AT与白炭黑同为无机填料，本论文还研究了AT与白炭黑并用对复合材料性能的影响。第二章 文献综述1.1 凹凸棒土的结构及有机改性 1.1.1 凹凸棒土的结构及组成图1 凹凸棒土的晶体结凹凸棒土又称坡构缕石（Palygorskite）或坡缕缟石，其结构属2：1型粘土矿物。在每个2：1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道，通道横断面约3.7*6.3A。通道中充填沸石水和结晶水，见凹凸棒石粘土晶体结构图如上4。图2 纳米凹凸棒土的透射电镜（TEM，2a）和扫描电镜（SEM，2b）图片5图2是未经改性的凹凸棒土的透射电镜和扫描电镜图片。由图2a可见，凹凸棒土呈一种纳米纤维状，其直径为2040 nm，长度为5005000 nm ，单晶平行排列形成晶束，晶束又相互聚集形成各种聚集体。由图2b 的扫描电镜图片可见，凹凸棒土为)由晶束(也包括棒晶)间相互聚集而形成的各种聚集体(粒径通常在0.010.Imm)。表1 凹凸棒土的主要成分凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，其理想的化学分子式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O，具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。橡胶使用的传统补强剂为白炭黑和炭黑，由于AT储量丰富，因此开发利用廉价的AT资源作为橡胶补强剂具有重要意义。但由于AT的比表面积大、表面活性高、易团聚，且表面含有大量的硅羟基，与高聚物的亲和性较差，因此在橡胶和塑料中往往只能作为惰性填料使用，因而需用改性剂对AT表面改性以增加其与高分子基体的相容性。 1.1.2 硅烷偶联剂改性凹凸棒土偶联剂的分子中具有两种不同的反应性基团的有机硅化合物，可以形成无机相硅烷偶联剂有机相的结合，从而使有机物与无机材料界面间获得较好的黏接强度。偶联剂对纳米凹凸棒土表面进行处理可制造功能性的纳米凹凸棒土产品。国外纳米凹凸棒土表面处理用偶联剂有十几种，现在介绍以下几种主要的有机表面改性处理方法：I 钛酸酯偶联剂表面处理8：钛酸酯偶联剂与纳米凹凸棒土表面的自由质子形成化学键，主要是 Ti-O键。经过钛酸酯表面处理后，表面覆盖一层有机分子膜，使其表面性能发生了变化。II 硅烷偶联剂表面处理9：硅烷偶联剂是开发最早、应用最广的一类偶联剂。对纳米凹凸棒土表面处理较为有效的是一种多组分硅烷偶联剂，它能使纳米凹凸棒土表面硅烷化。实践证明，一般的硅烷偶联剂与纳米凹凸棒土表面不发生偶联反应。多组分硅烷偶联剂和纳米凹凸棒土表面反应机理一般是通过如下的表面反应过程实现的III铝酸酯等偶联剂表面处理8：铝酸酯偶联剂用于纳米凹凸棒土粉末的表面处理有独特的优点。它可以改善纳米凹凸棒土粉末产品的加工性能和物理机械性能，且常温下是固体，颜色浅，无毒，使用方便，热稳定性较高。这种偶联剂的表面处理机理和钛酸酯偶联剂的处理机理相类似，经铝酸酯偶联剂处理之后它和纳米凹凸棒土粉末表面形成不可逆的化学键，所以处理后纳米凹凸棒土粉末表面性能优于钛酸酯偶联剂处理的纳米凹凸棒土粉末产品。用于纳米凹凸棒土粉末表面处理的其他偶联剂还有锆酸酯偶联剂、锌酸酯偶联剂、铬酸酯偶联剂等8。2.1橡胶的结构和特性2.1.1天然橡胶的结构和特性天然橡胶，是指从巴西橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物。天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，分子式是（C5H8）n，其聚异戊二烯含量在90以上，还含有少量的蛋白质、脂肪酸、糖分及灰分等。天然橡胶的物理特性。天然橡胶在常温下具有较高的弹性，稍带塑性，具有非常好的机械强度，滞后损失小，在多次变形时生热低，因此其耐屈挠性也很好，并且因为是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好。 天然橡胶的化学特性。因为有不饱和双键，所以天然橡胶是一种化学反应能力较强的物质，光、热、臭氧、辐射、屈挠变形和铜、锰等金属都能促进橡胶的老化，不耐老化是天然橡胶的致命弱点，但是，添加了防老剂的天然橡胶，有时在阳光下曝晒两个月依然看不出多大变化，在仓库内贮存三年后仍可以照常使用。 天然橡胶的耐介质特性。天然橡胶有较好的耐碱性能，但不耐浓强酸。由于天然橡胶是非极性橡胶，只能耐一些极性溶剂，而在非极性溶剂中则溶胀，因此，其耐油性和耐溶剂性很差，一般说来，烃、卤代烃、二硫化碳、醚、高级酮和高级脂肪酸对天然橡胶均有溶解作用，但其溶解度则受塑炼程度的影响，而低级酮、低级酯及醇类对天然橡胶则是非溶剂。2.1.2丁苯橡胶结构和特性丁苯橡胶1,3-丁二烯和苯乙烯经共聚制得的弹性体。丁苯橡胶是合成橡胶的一种。结构式为： 丁苯橡胶是产量最大的通用合成橡胶，有乳聚丁苯橡胶 、溶聚丁苯橡胶。丁苯生胶是浅黄褐色弹性固体，密度随苯乙烯含量的增加而变大，耐油性差，但介电性能较好；生胶抗拉强度只有20-35千克力/平方厘米，加入炭黑补强后，抗拉强度可达250-280千克力/平方厘米；其黏合性、弹性和形变发热量均不如天然橡胶，但耐磨性、耐自然老化性、耐水性、气密性等却优于天然橡胶，因此是一种综合性能较好的橡胶。丁苯橡胶是橡胶工业的骨干产品，它是合成橡胶第一大品种，综合性能良好，价格低，在多数场合可代替天然橡胶使用，主要用于轮胎工业，汽车部件、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆以及其它橡胶制品。2.1.3顺丁橡胶的结构和特性顺丁烯橡胶，由丁二烯聚合制 得的结构规整的合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。根据顺式1，4含量的不同，顺丁橡胶又可分为低顺式（顺式1，4含量为3540）、中顺式(90左右)和高顺式（9699）三类。 高顺式顺丁橡胶分子间力小，分子量高，因而分子链柔性大,玻璃化温度低（Tg=-110），在常温无负荷时呈无定形态，承受外力时有很高的形变能力，是弹性和耐寒性最好的合成橡胶。且由于分子链比较规整，拉伸时可以获得结晶补强，加入炭黑又可获得显著的炭黑补强效果，是一种综合性能较好的通用橡胶。 第三章 实验3.1实验原料，设备与仪器3.1.1实验材料表2 实验原材料原材料名称生产厂家天然橡胶马来西亚丁苯橡胶1502吉林石化顺丁橡胶齐鲁石化氧化锌河南省固始县鹏鑫锌化有限公司硬脂酸中国石化有限公司促进剂NOBS浙江黄岩东橡胶助剂有限公司硫磺浙江黄岩东橡胶助剂有限公司石蜡兰州市西固城有限公司防老剂4010NA濮阳市光璞石化有限责任公司凹凸棒土AT盱眙市盱眙化工有限责任公司白炭黑濮阳市光璞石化有限责任公司3.1.2实验仪器和设备表3 实验仪器及厂家名称生产厂家单刀式切胶机660-1型无锡市第一橡塑机械设厂开放式炼胶机XK-160无锡市第一橡塑机械有限公司平板硫化机QLB-50D/Q无锡市第一橡塑机械公司无转子硫化仪GT-M2000-A高铁科技股份有限公司电子式拉力试验机DL-2500N江都市新真威试验机械有限责任公司门尼粘度试验机GT-7080-S2高铁检测仪器有限公司电子比重直读天平XS365M高铁科技股份有限公司橡胶硬度计绍尔式LX-A型江都市真威试验机械有限责任公司冲片机CP-25江都市试验机械厂3.1.3实验配方 表4 实验配方他一配 配方名称一二三四五六七八九十NR50505050505050505050BR30303030303030303030SBR20202020202020202020硬脂酸2222222222氧化锌5555555555石蜡2222222222防老剂4010NA3333333333NOBS2222222222硫磺2222222222KH-55011111KH-5601KH-5701A1511Si691AT303030303040102030白炭黑302010403.2材料制备 3.2.1 AT的改性对AT进行原位改性，即在AT胎面胶复合材料的制备过程中，当AT与胎面胶混合均匀后直接向混炼胶中加入计量的改性剂，从而完成对AT的改性。3.2.2复合材料的制备将两辊开炼机辊距调至最小，加入胎面胶塑炼至包辊，按基本配方依次加入氧化锌、硬脂酸和填料并混合均匀，再加人促进剂和硫磺后混炼，混炼温度控制在6O70 。混炼过程中采用小辊距薄通法，经多次反复捣胶压炼使胶料与各种配合剂、填料以及硫磺充分混合。混炼胶在平板硫化机上硫化，硫化条件为15510 min。 3.3测试分析 3.3.1邵式A型硬度uag1以国家标准GBT 5311999测定胎面胶试片的邵式A型硬度。 3.3.2力学性能测试将硫化好的橡胶在GT-AI-7000=GD型高低温拉力试验机上按GB/T13460-92PUR橡胶国家标准进行测定其拉伸强度和扯断伸长率。拉伸速度：500 mm/min，温度为23.相对湿度为601. 3.4试验项目3.4.1化特性测定由于橡胶硫化是分子链交联的过程，因而交联密度的大小可反映出硫化程度。又由于胶料的剪切模量与共交联密度成正比，可用下列公式表示：G=VRT式中R-气体常数V-交联密度T-绝对温度G-剪切模量在选定的温度下R、T为常数，剪切模量G只与V有关，因此通过对G测定即可反映交联过程。3.4.2 硬度试验原理压入硬度试验室测量规定形状的压针在一定的条件下压入橡胶的深度，最后换算为一定的硬度单位表示出来。 试样三个哑铃型试样重叠在一起（1型）。3.4.3 拉伸性能拉伸性能测试项目：拉伸强度、伸长率、100%定伸应力、300%定伸应力、扯断永久变形拉伸试样：试样为哑铃形1型。3.4.4 撕裂性能 撕裂性能测试项目：撕裂强度 撕裂试样：裤形、直角形和新月形。本次试验采用的试样为直角形。3.4.5 热氧老化性能试样为拉伸试样即为哑铃状。本次试验试样为6个，其中三个试样做老化前的拉伸试验，其余三个试样进行老化试验。试验条件：老化温度：70；老化时间：24h。3.4.6 工艺要求塑炼:生胶塑炼是橡胶制品生产的基本工艺之一，是其他工艺过程的基础，其目的是使生胶获得适宜的可塑性，以满足各个加工过程的需要。塑炼后停放2-4个小时，便于下道工序操作。【6】混炼:在炼胶机上将各种配合剂均匀的加入具有一定塑性的生胶中。在混炼过程中要保证配合剂均匀分散，否则会对橡胶的一些性能造成影响。辊距为（1.70.2）mm，前辊温4550，后辊温45；薄通812次；下片后为（3.00.2）mm硫化:运用无转子硫化仪测出最佳硫化时间，将胶料停放一定时间后放入平板硫化机中（155下）进行硫化，获得具有一定物理机械性能和使用性能的试片。第四章 结果与讨论4.1不同偶联剂改性AT/NR+SBR+BR纳米复合材料性能采用不同的偶联剂处理纳米AT填充胎面胶,所得复合材料的力学性能。测试项目表5不同偶联剂处理的凹凸棒土填充胎面胶硫化曲线数据配方测试温度.cMHDn-mMLDn-mTc10m:sTc90m:sTc100m:s配方一15515.671.712:245:519:33配方二15514.571.532:496:1410:19配方三15513.191.193:086:4310:52配方四15514.751.912:576:3810:47配方五15515.821.702:537:3212:12性能表6不同偶联剂联剂处理的凹凸棒土填充胎面胶物理数据配方拉伸强度/MPa300%定伸应力/MPa撕裂强度kN/m最大伸长率%邵尔硬度/度配方一6.8044.5020555配方二10.137.2829.9643747配方三8.044.2925.5349354配方四7.764.2723.3151154配方五7.90044.9225757从表6看出填充AT+KH-560的复合材料的拉伸性能强度高于其他AT填充的试样，表明填充偶联剂A151有利于提高胎面胶的力学性能。纳米AT+KH550的拉伸强度比较低只有6.88Mpa，AT+KH550胎面胶基胶时难于分散，其力学性能比较低，但是该胶料的撕裂强度比较高，能达到44.5Mpa。这说明AT+KH550的改性效果并不是很好。胎面胶+AT+KH-560的综合性能比较好。这可能是由于经偶联剂KH560的表面改性处理后，纳米AT 表面积增大，粒子与橡胶基体间的黏附作用增加，改善了填料与橡胶的相容性。纳米AT的层链状结构在体系内形成了无机网络与有机聚合网络相互缠绕交叉的结构，改性后有效增强了AT和胎面胶基体界面的结合力，使得复合材料的拉伸强度和硬度增大。当拉伸直至断裂过程中，应力是从一个粒子到另一个粒子传递，承受定应力集中的橡胶分子体积小，使得拉伸过程中产生大缺陷的可能性较小，因而表面处理后橡胶的抗拉强度增大。不同偶联剂的改性效果，KH-560表面处理效果比KH-550,KH-570,A151和Si69综合性能优越，经KH-560改性后橡胶的拉伸强度优于其他偶联剂改性后的橡胶。性能表7不同偶联剂处理的凹凸棒土填充胎面胶老化后的物理数据配方拉伸强度/MPa300%定伸应力/MPa最大伸长率%邵尔硬度/度配方一11.54020862配方二15.4010.8746763配方三10.807.5845162配方四14.047.8757365配方五12.5611.5733466由表6和表7对比可以得出老化过以后的胎面胶的硬度明显变高可能是由于温度过高改变的分子的结构。老化并没有对橡胶拉断伸长率有太大的变化。图表1图表1的折线图反映了胎面胶在老化后的拉伸强度明显高于没有老化前，有图可得基本上拉伸强度高了5MPa。图表2由图表2可得出老化后的定伸应力要比老化前的定伸应力大。图表3由图表3可得老化前和老化后的拉断伸长率相差不是很多。图表4 图表4是硬度的折线图老化后的硬度要比没老化前的硬度高。4.2填充不同份数的凹凸棒/土白炭黑并用/NR+SBR+BR材料性能 测试项目表8不同比例填充后橡胶的硫化曲线数据配方测试温度.cMHDn-mMLDn-mTc10m:sTc90m:sTc100m:s配方六15516.312.022:158:2615:40配方七15522.062.961:384:578:39配方八 15525.813.171:134:439:00配方九15527.034.311:444:539:43配方十15531.856.611:375:5713:44性能表9填充不同份数后橡胶的物理性能配方拉伸强度/MPa300%定伸应力/MPa撕裂强度/kN/m最大伸长率%邵尔硬度/度配方六8.165.9930.18388.660配方七11.698.0230.32401.465配方八 11.577.5432.20500.666配方九8.166.1231.49389.064配方十13.986.3341.22492.868注偶联剂为KH-555 15510min硫化从表9看出，凹土的填充性能远不及白炭黑，但并用后性能明显提高。一般情况随白炭黑的比例增加。加40份的AT不加白炭黑 各项性能都不是很好，拉伸强度只有8.16Mpa，而只加白炭黑的胶各项性能都是最好的。由此可见白炭黑的补强效果要比AT的补强效果好。在AT20份，白炭黑20份的胎面胶拉断伸长率达到了500%，拉伸强度为11.57Mpa撕裂强度32.20Mpa，和只加40份白炭黑的效果相当，这样就可以在生产中AT和白炭黑并用，节约白炭黑的用量从而达到节约了成本的效果。性能表10填充不同份数后橡胶的物理性能配方 拉伸强度/MPa300%定伸应力/MPa最大伸长率%邵尔硬度/度配方六12.475.32247.070配方七12.25.75256.573配方八 11.825.16256.174配方九7.52.58256.971配方十16.413.21417.773注偶联剂为KH-555 从表10老化后的胎面胶与没有老化的橡胶在AT20份，白炭黑20份的区别在拉断伸长率变为了原来的一半左右只有256.1%。由此可以看出加20份的SAT和20份的白炭黑并用时老化后的性能会极大变低。而加完全加白炭黑的胎面胶则没有太大的变化拉伸强度15.41Mpa与没老化的13.98Mpa还有所增强，定伸应力变为原来的一半3.21Mpa，拉断伸长率没有太大的变化。从表中可以看出当AT20份与白炭黑20份并用时橡胶的性能接近用白炭黑补强的橡胶，与一般情况矛盾，因此我可以猜想白炭黑与凹土并用填充时，其内部可能发生某种变化或交联，导致其性能上升。图表5图表5描述的是AT和白炭黑并用的拉伸强度的对比图，老化前后的拉伸强度相差不大，说明老化对该胎面胶拉伸强度影响不大。图表6图表6表示定伸应力在老化前后的对比图，胎面胶在老化前的定伸应力明显高于老化后的定伸应力，说明此胎面胶在老化后的定伸应力没有老化前好。图表7图表7描述的是胎面胶在老化前后的拉断伸长率的情况，老化后的拉断伸长率很低，老化前的拉断伸长率要比老化后的拉断伸长率要高的很。图表8图表8反映的是胎面胶在老化前后硬度的变化情况，老化后的硬度要比老化前的硬度高，说明经过老化的胎面胶的硬度明显提高，温度对橡胶的的硬度有明显的影响。 第五章 结论 1. 采用偶联剂KH-560对纳米AT进行原位改性后作为填料用来补强胎面胶胶，所制备的纳米ATNR+SBR+BR复合材料具有相对较好的综合力学性能。2. 白炭黑的填充量对与ATNR+SBR+BR复合材料的力学性能影响较大。研究结果表明，当白炭黑填充分数为40份时，白炭黑补强的AT/SBR纳米复合材料的综合力学性能最好。3. 纳米AT的层链状结构在AT/NR+SBR+BR复合材料体系内形成了无机网络与有机聚合网络相互缠绕交叉的结构，经与白炭黑(WCB)并用后，进一步与WCB相互作用形成交叉网络结构。实验结果表明，在AT20份与白炭黑20份并用时，复合材料网络结构最稳定，所制备的纳米AT/NR+SBR+BR复合材料力学性能较好，其强度能达到与填充40份纯WCB相当的力学性能。参考文献：1 周杰，刘宁，李云，等凹凸棒石黏土显微结构特征J硅酸盐通报 ，1999，(6)：50542 M. Tian, C. D. Qu, Y. X. Feng, L. Q. Zhang. Structure and properties of brillar silicate/SBR composites by direct blend process.J Journal of Materials Science, 2003,38(24): 49174924. 3 梁文丽利，田明，凹凸棒土增强橡胶复合材料的制备及其结构与性能研究J。北京化工大学学报，1999,26(3). 4 郑自立,等. 中国坡缕石粉晶X 射线衍射特征研究J. 矿产综合利用,1996 (6) 5 王连军，黄中华，孙秀云凹凸棒土的改性研究 J上海环境科学，1999, 18(7): 315 6Lai Shiquan，Li TongshengA study on the friction and wear behavior of P11 fIlled with acid treated nano-attapu-giteJMaeromoleeular Materials and Engineering，2005，289(10)t 916922 7周杰，刘宁，李云，等凹凸棒石黏土显微结构特征J硅酸盐通报 ，1999，(6)：50548李晓坤，向兰，向荚，等纳米碳酸钙湿式复合改性工艺探索 J材料科学与工程，2002，20(3)：3673709王平华，徐国永聚丙烯凹凸棒土纳米复合材料的制备、结构与性能J高分子材料科学与工程，2005，21(2)：21321610李平，万朴，董发勤，等海泡石坡缕石吸附有机气体研究J 西南工学院学报，1996，11(4)：4425O.致谢非常感谢王师不辞辛苦对我们的精心指导，在他的带领下，我完成了实验及论文，感谢系里面给我提供的实验室，感谢实验室老师对我们的关怀与帮助，也感谢我同组的同学,在他们的帮助下完成我的实验,衷心的感谢在这次毕业设计中帮助过我的人,另外在实验期间很多同学给予我很多的帮助，在此我再次的表示我的感激之情，无以言表。在今后我将不负众望，用自己所学的知识为社会做贡献。 袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆