微纳米短纤维增强橡胶复合材料的结构与性能
本文采用机械共混法制备了硅酸盐纳米纤维/氯丁橡胶复合材料，研究了复合材料的结构与性能，分析了针状硅酸盐良好增强效果的内在机制。借助硅烷偶联剂的原位改性和混合过程中的机械剪切力，凹凸棒石(AT)微米聚集体被解离成直径小于100纳米的纤维分散在橡胶基体中，纳米复合材料表现出短纤维/橡胶复合材料(SRFC)的应力应变特性和明显的力学性能各向异性。AT的优良增强效果来源于AT的纳米分散和良好的纤维-橡胶界面结合。因为AT在剪切力作用下被解离成纳米纤维，并沿受力方向定向排列。纳米级分散及较高的形状系数是AT增强的根本原因。
本文还研究了改性针状硅酸盐(PAT)与尼龙66短纤维(PA66)在氯丁橡胶(CR)中的并用情况和复合材料的各向异性。结果表明，CR/PAT/PA66复合材料具有较好的力学性能，复合材料在纤维取向方向和垂直取向方向的力学性能存在较明显的差异，具有明显的各向异性，证明PAT与PA66在CR中具有协同增强效应。
通过改性针状硅酸盐(PAT)与碳纳米管(CNTs)和尼龙短纤维(PA66)三种类型的纤维在丁腈橡胶中的应用对比情况，我们发现同体积份数下，采用硅烷偶联剂处理后的针状硅酸盐对丁腈橡胶的增强效果要优于碳纳米管的增强效果；硅烷偶联剂对针状硅酸盐的改性效果更明显。AT/NBR复合材料较PA66/NBR复合材料有更好的高温刚性。三种短纤维/NBR复合材料相比，AT/NBR复合材料的加工性能最好。
总之，AT是一种成本低廉、性能良好的橡胶增强剂。它为短纤维/橡胶复合材料的发展提供了一种新的思路。
针状硅酸盐;机械共混法;纳米短纤维;氯丁橡胶;复合材料;各向异性;力学性能
北京化工大学
硕士
高分子材料加工工程
田明
2006
中文
TQ342.9;TQ333;TB332
80
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）