水相湿法改性纳米碳酸钙表面性质的研究

用特定的表面改性剂在水相中对纳米碳酸钙的悬浮液进行了湿法改性。红外光谱和热失重分析证明,改性剂与碳酸钙之间以化学键结合;沉降体积和接触角的测定结果说明改性粒子在液体石蜡中的润湿性和疏水性得到了提高;透射电子显微镜照片显示改性粒子在液体石蜡中有更好的分散性;体系粘度实验表明改性粒子与液体石蜡之间有较好的相容性。     

改性纳米碳酸钙补强NR/SBR/BR并用胶的表征

通过固相法在硬脂酸改性商品纳米碳酸钙CCR中加入间苯二酚与六亚甲基四胺的络合物RH,制备了改性纳米碳酸钙M-CCR,并分别制备了天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶并用胶与M-CCR和CCR的复合材料.利用橡胶加工分析仪(RPA)和透射电子显微镜(TEM)研究了M-CCR和CCR在并用胶基体中的分散性、界面结合力、加工性能和形态.同时比较了复合材料的力学性能.结果表明,并用胶填充M-CCR的加工性能、补强作用以及填料的分散性和界面结合力均明显优于CCR.     

Effect of nanocrystalline cellulose on the curing characteristics and aging resistance properties of carbon black reinforced natural rubber

This work focused on the effect of nanocrystalline cellulose (NCC) on the curing characteristics, aging resistance and thermal stability of natural rubber (NR) reinforced with carbon black (CB). Sharing the same fillers loading of 45 parts per hundred rubber (phr), NR/NCC/CB composites with different NCC/CB ratios (i.e. 0/45, 5/40, 10/35, 15/30, 20/25 phr) were prepared and analyzed. Resorcinol and hexamethylene tetramine (RH), acting as the modifier in NR/NCC interface, was also discussed for its influence. The result showed that an relatively higher ratio of NCC/CB led to a lower torque, a shorter cure time (T ₉₀), a slightly longer scorch time (T ₁₀) and a bigger vulcanization rate constant (K). This tendency suggested that the existence of NCC accelerated the vulcanization process. Additionally, modified by RH, NR/NCC/CB compounds exhibited a short T ₁₀ and a elevated torque. And a moderate RH content would lower the E _a of vulcanization. A 10 phr substitute of CB by NCC can help to improve aging resistance in terms of mechanical properties. In a high temperature aging condition, composites with 10 phr NCC also performed the highest storage modulus (G′) among composites tested. A moderate NCC content contributed to the best retention of G′ after high temperature aging, so did the incorporation of RH. With the partial replacement of CB by NCC, the temperature of 5% weight-lose had a slight drop and the apparent crosslink density showed a decrease. Thanks to the interaction of RH with both NR and NCC, composites showed an improvement in apparent crosslink density after modified by RH.     

接枝改性碳酸钙及其在聚合物中的应用研究

介绍了近年来碳酸钙表面接枝改性的研究进展,讨论了自由基接枝聚合、辐照接枝聚合和力化学表面接枝聚合及偶联剂预处理与辐照并用接枝聚合改性方法。其中重点讨论了最新研究的偶联剂预处理与辐照并用接枝改性纳米碳酸钙的方法。用此方法制备的聚合物/纳米碳酸钙纳米复合材料在其他力学性能基本不变的情况下,大幅度提高了其缺口冲击强度和断裂伸长率。指出了碳酸钙表面接枝改性应向着提高接枝单体量和采用弹性体单体方面发展。     

天然微晶纤维素晶须补强天然橡胶的研究

采用硫酸酸解天然微晶纤维素(microcrystalline cellulose,简称MCC)制备纳米微晶纤维素晶须(cellulosewhisker,简称CW),加入天然橡胶胶乳共沉后混炼硫化.结果表明,CW对天然橡胶具有明显的补强作用,经间苯二酚(R)与六亚甲基四胺(H)改性后,NR/RH-CW复合材料的模量、断裂伸长率和撕裂强度都进一步改善.热空气(100℃,72 h)老化后,NR/RH-CW复合材料的力学性能明显优于纯NR,其拉伸强度由28.54 MPa下降至21.78 MPa,变化率缩小至23.7%;断裂伸长率由594%下降至493%,变化率缩小至17.0%,而纯NR的拉伸强度由22.0 MPa下降至2.4 MPa,变化率为89.1%;断裂伸长率由579%下降至168%,变化率为71.0%.扫描电镜分析表明,RH-CW与NR基体的界面相容性较CW改善.热重分析表明,CW的加入使NR的5%失重温度降低,但残重增加,微分曲线在520℃处出现了一个小峰,RH-CW的加入,使该峰变大,残重进一步增加.     

磺酸基共聚凝胶在混合有机溶剂中的体积相变

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)与甲基丙烯酸-2-羟基丙酯(HPM)在乙二醇/水(1:1,质量比)中70℃下进行共聚,AMPS/HPM(8:2,摩尔比)为该体系的恒比共聚点.在此组成加入交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺2%、3%和5%(摩尔分数)制备了凝胶试样GO2、GO3、GO5.它们在DMSO/THF混合溶剂中THF达55%～60%(体积百分数)时发生体积相变;在乙醇/THF混合溶剂中GO3的体积随THF的加入连续缩小,但不出现体积相变.此现象可用高分子链溶剂化层的变化以及低极性介质中离子对之间的偶极-偶极相互作用来说明.     

纳米微晶纤维素对炭黑补强天然橡胶力学性能和动态性能的影响

采用酸水解工业微晶纤维素(MCC)制备纳米微晶纤维素(NCC),将其与天然胶乳共凝沉,混炼时加入炭黑(CB),制备了天然橡胶(NR)/NCC/CB复合材料,研究了NR/NCC/CB和NR/NCC/CB/RH(间苯二酚-六亚甲基四胺络合物)复合材料的力学性能和动态性能,并与NR/CB体系的性能进行对比.结果表明NCC可以均匀分散在天然橡胶基体中,且依拉伸方向取向,随着NCC替代炭黑的份数增加,Payne效应减弱,说明NCC本身并不构成强的填料网络,NR/NCC/CB与NR/CB比较,前者整体的网络化程度减弱,体系的损耗因子变化不大,NCC的加入改善了NR/CB的力学性能和抗屈挠龟裂性能,降低压缩疲劳温升和压缩永久形变,当NCC取代5～20 phr CB后,仍然保持高耐磨炭黑补强天然橡胶的耐磨耗性能.动态力学性能显示NR/NCC/CB的玻璃化转变温度较NR/CB变化不大,0℃的tanδ略有下降的同时60℃的tanδ明显降低.NR/NCC/CB/RH体系的Payne效应较NR/NCC/CB明显减弱,力学性能、抗屈挠龟裂性能和耐磨耗性能进一步改善,体系的压缩疲劳温升和压缩永久形变更小.     

蔗渣纳米纤维素的制备与表征

以甘蔗渣为原料,通过无废酸的一步法、两步法和三步法制备了蔗渣纳米纤维素(BNC),并与酸解法进行对比.采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)等手段表征了纳米纤维素的光谱性质、形貌结构、结晶性能及热稳定性能.结果表明,4种方法处理后纤维形貌尺寸均可达到纳米级别且在一定浓度的水溶液中均可形成类果冻状的胶体,其中酸解法和三步法所制备的纳米纤维素长径比较小,形貌多为短棒状,在水溶液中分散稳定性较好,可稳定悬浮超过30 d;一步法和两步法所制备的纳米纤维素长径比较大,为类纤维状结构,分散稳定性相对较差,但也可稳定悬浮至少5 d;一步法所制备的纳米纤维素晶型为纤维素Ⅰ型和纤维素Ⅱ型的混合物,两步法、三步法和酸解法处理后的纤维晶型没有改变,仍然保持纤维素Ⅰ型.与酸解法相比,无废酸法所制备的纳米纤维素热稳定性更优,无废酸法工艺简单,反应条件温和,而酸解法反应步骤繁复,会产生大量废酸增加后续处理成本.     

羟基不饱和脂肪酸改性纳米碳酸钙对聚丙烯微观形态和流变性能的影响

采用羟基不饱和脂肪酸,通过固相法对硬脂酸改性的工业纳米碳酸钙CCR进行表面改性制备了R-CCR,红外光谱(FTIR)显示改性剂已结合在碳酸钙表面.通过熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/乙丙橡胶(EPDM)/纳米碳酸钙二元和三元复合材料.并利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察复合材料的微观形态,发现R-CCR的加入,使PP复合材料的拉伸断面出现明显的拉丝状结构和大面积的屈服变形,与PP/EPDM/CCR相比,PP/EPDM/R-CCR冲击断面的空穴明显增加并细化,R-CCR在PP基体中分散均匀,且界面模糊,与基体的相容性明显优于CCR.复合材料流变行为的研究表明R-CCR的加入,体系储存模量G′和损耗模量G″随频率的增加而增加,对损耗因子和复数粘度的影响不大;但PP/EPDM/R-CCR复合材料的表观粘度,明显低于PP/EPDM/CCR和纯PP,同时,剪切速率的增加可有效降低体系的表观粘度.力学性能表明,R-CCR对PP同时起到增韧和增强的效果.且R-CCR和EPDM对PP具有协同增韧的效果.在保持聚丙烯的模量和强度基本不变的前提下,大幅度的改善聚丙烯的韧性,同时加工性能保持不变.     

纳米微晶纤维素替代炭黑补强天然橡胶

采用纳米微晶纤维素(NCC)部分替代炭黑,制备了天然橡胶/纳米微晶纤维素/炭黑复合材料(NR/NCC/CB),研究了NCC对NR/CB复合材料性能的影响.结果表明,NCC提高了CB补强NR的扯断伸长率,并保持在500%以上,永久变形下降至30%以下,且NR/NCC/CB的拉伸强度和撕裂强度基本保持或略优于NR/CB,硬度则基本保持不变;NCC替代炭黑的量为5phr～20phr时,材料仍能保持良好的耐磨耗性能;NCC替代炭黑的量低于15phr时,材料的抗曲挠龟裂性能得到改善;NCC的加入还改善了材料的热空气老化性能,降低了材料的压缩疲劳生热,当NCC取代CB的量为10 phr时,复合材料的生热达到最低值13.0℃.