NBR/PVC/OMMT纳米复合材料的结构与性能研究

近年来，聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料越来越受到人们的关注。层状硅酸盐为片状结构，厚度约为1nm，长度达到2μm，有很大的高宽比（高达2000），可以提供非常大的聚合物/层状硅酸盐界面面积，且能在水中膨胀。当层状硅酸盐以纳米尺寸均匀地分散在橡胶基体中时，可明显改善橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料的物理性能、热稳定性和气体阻隔性能。此外蒙脱土等层状硅酸盐储量丰富、价格低廉，近年来常被用于制备聚合物基纳米复合材料。研究表明，在NBR中蒙脱土的补强作用是炭黑的4倍，NBR/有机蒙脱土（OMMT）纳米复合材料的空气阻隔性能明显优于NBR/未改性蒙脱土复合材料。目前，橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法主要有原位聚合法、溶液法、熔体法和乳液法等。乳液共沉法是近年来发展起来的一种制备橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料的比较简便有效的方法。NBR/聚氯乙烯（PVC）共混物既有PVC的耐臭氧和耐天候性能，又有NBR的可交联性和耐油性，物理性能也较好，且其主体原料PVC来源丰富、价格低廉，因此应用相当广泛。但共混物中存放PVC，故其热稳定性较差。本工作采用乳液共沉法制备NBR/PVC/OMMT纳米复合材料，研究纳米复合材料的硫化特性、微观结构、动态力学性能和热稳定性。1实验1．1原材料丁腈胶乳，固形物质量分数为0.4；NBR，丙烯腈质量分数为0.26，中国石油兰州石化分公司产品。PVC，工业级，浙江巨化股份有限公司电化厂产品。OMMT，实现室自制。其它配合剂均为市售工业品。1．2试验配方NBR和丁腈胶乳（以干胶计）70，PVC30，增塑剂DBP10，三盐基硫酸铅3，硬脂酸锌0.8，硬脂酸铅0.2，硬脂酸钡0.5,硬脂酸1.5，氧化锌5，防老剂2641，促进剂CZ1.4，促进剂DM0.4，硫黄1.5。1．3试样制备1．3．1丁腈胶乳/OMMT杂化物将OMMT水分散液与丁腈胶乳（丁腈胶乳/OMMT质量比为70/30）混合均匀，用质量分数为0.1的氯化钙水溶液凝聚，干燥。1．3．2NBR/PVC/OMMT纳米复合材料采用两种制备NBR/PVC/OMMT纳米复合材料。①乳液共沉法；将丁腈胶乳/OMMT杂化物与NBR/PVC共混物混炼。②直接混炼法；将OMMT直接加入到NBR/PVC共混物中混炼。胶料在25t平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃×t90。1．4测试和分析（1）硫化特性；按照GB/T9869——1997标准，采用北京环峰化工机械实验厂生产的MM4130C型无转子硫化仪进行测定。上下模腔温度均为160℃。（2）X射线衍射（XRD）分析；采用日本理学电机工业株式会社生产的Dmax/III型X射线衍射仪，试验条件，CuKα,扫描速度3（