有机蒙脱土氢化丁腈橡胶纳米复合材料的结构和性能
不同补强剂增强HNBR复合材料的结构和性能
王小萍等．不同补强剂增强ｍ喝Ｒ复合材料的结构和性能
圈１不同补强剂增强ＨＮＢＲ硫化胶的ＴＥＭ图
２．３ｌＤｍＲ复合材料ＴＧＡ分析
图２和表２是不同补强剂增强的Ⅷ临Ｒ硫化胶在氮气和空气氛围下的ＴＧＡ图及其数据。
常规填料炭黑，白炭黑增强ｍ旧Ｒ硫化胶在氮气和空气氛围中的起始分解温度和最大分解温度都得到较大幅度提高，白炭黑比炭黑补强的硫化胶在两种气体氛围中的最大分解温度均高６℃左右，这说明白碳黑耐热性能优于炭黑。
有机蒙脱土增强ｍ临Ｒ硫化胶与空白样相比，在氮气和空气氛围中的起始分解温度都明显要低，而最大分解温度分别提高了１４。
Ｃ和１６０Ｃ，与白炭黑补强ｍ临Ｒ硫化胶的最大分解温度接近。
而且，与同样分量没有改性的蒙脱土相比，在氮气氛围和空气氛围下最大分解温度也分别提高了２０Ｃ和１９０Ｃ。
ｚＤＭＡ补强ＨＮＢＲ硫化胶在氮气和空气中的最大分解温度比空白样明显提高，而在空气氛围中的起始分解温度均低于空白样，这是因为不饱和羧酸盐在高温空气氛围中不稳定，容易分解。
从上面的ＴＧＡ数据与表２中ｍ婚Ｒ硫化胶热空气老化性能对照发现，不同补强剂增强ｍ临Ｒ硫化胶的热空气老化性能和热稳定性不一致。
我们认为这是由于常规填料，蒙脱土和不饱和羧酸盐三种不同补强剂增强｝玎ＮＢＲ硫化胶的热分解机理不一样导致的，这一点作者将在另外一篇论文中进一步阐述［１３１。
这也说明ＴＧＡ不能完全准确表征不同分解机理的聚合物材料的热稳定性和老化性能。
蓬
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Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／。
Ｃ
图２不同补强剂增强ＨＮＢＲ硫化胶在氮气（１０。
ｃ，ｍｉｎ）和空气（２０。
ｃ，ｍｊｎ）的ＴＧ图・。
氢化丁腈橡胶的制备、结构和性能
氢化丁腈橡胶的制备、结构和性能氢化丁腈橡胶的制备、结构和性能氢化丁腈橡胶（HNBR）是一种具有优异性能的合成橡胶材料，具有耐高温、耐化学品和耐磨损等特性，被广泛应用于汽车工业、石油化工和航空航天等领域。
本文将重点介绍氢化丁腈橡胶的制备过程、结构特点和性能表现。
HNBR的制备过程可以简单概括为丁腈橡胶（NBR）的部分氢化反应。
首先，通过聚合反应合成高分子量的丁腈橡胶。
然后，通过加氢反应将丁腈橡胶中的不饱和键进行部分氢化，同时引入一些饱和键，形成氢化丁腈橡胶。
这一反应通常在催化剂的存在下进行，常用的催化剂有钯、铂或铂基络合物。
部分氢化的程度可以通过调整反应条件和催化剂种类来控制，从而得到具有不同性能需求的氢化丁腈橡胶。
HNBR的结构特点主要体现在其分子链的结构和化学组成上。
HNBR与丁腈橡胶相比，主要特点是部分氢化反应引入的饱和键。
这些饱和键降低了分子链的柔软性和流动性，使得HNBR具有更好的耐热性和耐化学品性能。
此外，NHBR的分子结构中含有丁二烯骨架，这使得其具有较高的耐磨性和强度，特别适用于需要耐磨损和耐高温的工况。
HNBR的性能主要体现在其力学性能、耐老化性能和耐化学品性能上。
首先，HNBR具有良好的力学性能，具有较高的抗拉强度和弹性模量。
这使得HNBR可以在高温和高压环境下保持其强度和形状稳定性。
其次，HNBR具有较好的耐老化性能，可以在恶劣环境下长时间使用而不产生明显的物理和化学变化。
最后，HNBR具有出色的耐化学品性能，可以耐受多种化学溶剂、燃料和酸碱等腐蚀性介质的侵蚀。
HNBR的广泛应用主要集中在汽车工业和石油化工领域。
在汽车工业中，HNBR常用于制造汽车密封件、轮胎垫圈和O型圈等密封材料，以满足汽车发动机和传动系统的高温、高压和耐油的要求。
在石油化工领域中，HNBR常用于制造耐油管道、密封件和阀门，以适应各种石油化工设备和管道系统的工作环境。
总结起来，氢化丁腈橡胶是一种具有优异性能的合成橡胶材料，在汽车工业和石油化工领域有着广泛的应用。
蒙脱土纳米复合材料
聚合物/蒙脱土纳米复合材料蒙脱土纳米复合材料：蒙脱土纳米复合材料是目前研究最多，工业化应用前景好的一种聚合物基纳米复合材料。
纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石含量大于95%。
具有层状结构的蒙脱土是制备成纳米复合材料的理想天然矿物。
蒙脱土是一种层状硅酸盐，结构片层由硅氧四面体亚层和铝氧八面体构成，厚0.66nm左右，片层之间通过NA+、Ca2+等金属阳离子形成的微弱静电作用结合在一起，一个片层与一个阳离子层构成MMT的结构单元，厚度为1.25纳米（阳离子为钠离子）左右。
结构：蒙脱土的化学式为：Mn+x/n[Al4.0-xMgx](Si8.0)O20(OH)4·yH2O，属于2:1型层状硅酸盐，即每个单位晶胞由2个硅氧四面体晶片间夹带一个铝氧八面体晶片构成三明治状结构[3]，二者之间靠共用氧原子连接，每层厚度约为1 nm。
性能：聚合物/蒙脱土纳米复合材料是目前新兴的一种聚合物基无机纳米复合材料。
与常规复合材料相比，具有以下特点：只需很少的填料April 质量分数)，即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、韧性及阻隔性能；具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；其力学性能有优于纤维增强聚合物系，因为层状硅酸盐可以在二维方向上起增强作用；由于硅酸盐呈片层平面取向，因此膜材有很高的阻隔性；层状硅酸盐蒙脱土天然存在有丰富的资源且价格低廉。
故聚合物/蒙脱土纳米复合材料成为近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。
纳米蒙脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25 nm，蒙脱石含量大于95%。
具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。
强威粉／氢化丁腈橡胶纳米复合材料的结构与性能
氢 化 丁腈 橡 胶 （ ＨＮＢ Ｒ） 是丁腈橡 胶 （ ＮＢ Ｒ）
加氢 后 的改性 产 品 ， 既有 ＮＢ Ｒ 的耐 油 、 耐 溶 剂 特
纳米复 合材 料 ， 研究 强 威 粉用 量对 纳 米 复 合 材料
结 构 和性 能的影 响 。
性， 又有 高饱 和结构 赋 予 的耐高 温 、 耐 老化 及 良好 的物 理 性 能 ， 在汽车 、 油 田等 领 域 具 有 广 泛 的 应 用［ １ ］ 。纳米 复合 材料 是指 分散 相尺 寸至 少在 某 一
Ｗ ．Ｈｅ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｎ等 研 究 了有 机层状 硅 酸盐 ／ ＨＮ—
ＨＮＢ Ｒ １ ０ ０ ， 炭黑 Ｎ５ ５ ０ ３ ０ ， 硬脂 酸 １ ， 氧
Ｂ Ｒ纳米 复 合 材 料 的形 态 和 动 态 力 学 性 能 ， 但 有
化锌
２ ， 防老剂 ４ ， ４ ＇ － 二 异 丙 苯基 二 苯 胺
老剂 ２ 一 巯 基 甲基苯 并咪 唑锌盐
ＴＡＩ Ｃ ２ ， 强威粉 １ ． ３ 设备 与仪 器 变量。
０ ． ４ ， 增 塑剂 ＮＢ 一
４ １ ２ ， 过氧 化物 Ｐ ｅ ｒ ｋ ａ ｄ ｏ ｘ １ ４ — ４ ０ Ｂ Ｄ ７ ， 助 交联 剂
产品 。
丁腈橡胶聚氯乙烯有机蒙脱土纳米复合材料的制备与研究的开题报告
丁腈橡胶聚氯乙烯有机蒙脱土纳米复合材料的制备
与研究的开题报告
一、研究背景
丁腈橡胶和聚氯乙烯都是常用的工业材料，其应用范围广泛。
但是，这些材料在某些方面仍存在缺陷，例如丁腈橡胶的耐油性和机械性能不
够强，聚氯乙烯的耐热性和抗紫外线能力较差。
为了改善这些材料的性能，研究人员常常将其与其他材料进行复合。
为了增强复合材料的性能，纳米材料被引入到复合材料中。
有机蒙脱土是一种常用的纳米材料，其
具有优异的力学性能、化学稳定性和难燃性等特点。
因此，将有机蒙脱
土加入到丁腈橡胶和聚氯乙烯的复合材料中，有望进一步增强该复合材
料的性能。
二、研究目的
本研究的主要目的是制备丁腈橡胶聚氯乙烯有机蒙脱土纳米复合材料，并对其力学性能、热性能进行测试，以评估该复合材料的性能，并
探究有机蒙脱土对复合材料性能的影响和机制。
三、研究内容
1. 丁腈橡胶聚氯乙烯有机蒙脱土纳米复合材料的制备方法优化：通
过调整有机蒙脱土的用量、丁腈橡胶和聚氯乙烯的配比等条件，确定最
佳的复合材料制备方法。
2. 复合材料的力学性能测试：通过拉伸试验对复合材料的强度、延
展性等力学性能进行测试。
3. 复合材料的热性能测试：通过热重分析对复合材料的热稳定性进
行测试，并通过热失重曲线分析探究有机蒙脱土对复合材料热稳定性的
影响机制。
四、研究意义
本研究的工作将有助于实现丁腈橡胶聚氯乙烯复合材料在高温、高压等复杂环境下的应用。
同时，该研究也能为其他类似复合材料的研究提供参考和借鉴。
不同补强剂增强HNBR复合材料的结构和性能
ｔｈ ｔ ｈｅ ｏｎｖ ｎ ｏｎ ａ ｔ ｃ ｅ ｔｉ ｒｅｉ ｏｒ ｎ ａ ｎ ｃ ｎ ｎｆ ｃｉ ｇ ｇｅ ｔｓ ａ ｄｉ ｐｅ ｓｅ ｎｉ ｏ ｓ ｒ ｕ ｆ ｒｍｌ ｉ ｒ ｂ ｒ ａｔ ｘ ｙ ｎ ｕ ｂｅ ｍ ｒｉ ａｎ ｈａ ｅ ｄ ｖ ｂｅ ｔ ｒ ｅｃ ａｎｉ ｔ ｅ ｍ ｈ ｃａｌ ｒ ｅ ｉ ａ ｐ ｏ ａｉ ａｇ ｎｇ ｐ ｏｐ ｒｔ ｅｓ ｎｄ ｏ ｒ ｒ ｅｉ ｐｒ ｅ ｔｉ ｏｐ ｒ ｅｓ： ｔ ｒｅ ｎ ｒ ｍ ｔ ｆ ｅｃ ｏ ｈｅ ｉ ｆＯ ｃｅ ｅｎ ｅ ｆ ｔ ｆ
Ａｂ ｔ ｃ： ｈ ｆ ｅ ｔ ｆ ｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｏ ｃ ｎ ｇ ｎ ｓ （ａ ｂ ｎ ｂ ａ ｋ ｉ ｉ ａ ，ｍ ｎ— ｓｒ ｔＴ ｅ ｅ ｆ ｃ ｓ ｏ ｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌ ｒ ｉ ｆ ｒ ｉ ｇ ａ ｅ ｔ ｃ ｒ ｏ ｌ ｃ ，ｓ ｌ ｃ ） ｏ ｔ ａ ｍ ｔ ｌ ｏ ｉｅ ｏ ｉ ｉａ ｎ ｒ ａ － Ｍ ） ａ ｄ ａ ｔ ｆ ｕ ｓ ｔ ｒ ｔ ｄ ａ ｂ ｘ ｌｃ ａ ｉｓ （ｉｃ ｏ ｉ １ ｎ ｔ ｒ ｇ ｎ ｌ ａ ｄ ｏ ｇ ｎ Ｍ Ｔ ｎ ｓ ｌ ｓ ｏ ｎ ａ ｕ ａ ｅ ｃ ｒ ｏ ｙ ｉ ｃ ｄ ｚ ｎ
ｍｅ ｈ ｎｉ ａｌ ｒｏ ｅｒ ｙ； ａ ｉ ｐｒ ｅｒ ｃ ａ ｃ ｐ ｐ ｔ ｇｅ ｎｇ ｏｐ ｔｙ
ｄ ｍ ｔ ａ ｒ ｌ ｔ ） ｏ ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｎ ａ ｒ ｇ ｉ ｇ ｒ ｐ ｒ ｅ ｏ Ｎ Ｒ ｏ ｐ ｓ ｔ ｓ ｅ ｅ ｉｅ ｈ ｃ ｙ ａ ｅ ｎ ｈ ｍ ｃ ａ ｉ ａ ａ ｄ ｉ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｅ ｔｉ ｓ ｆ Ｈ Ｂ ｃ ｍ ｏ ｉ ｅ ｗ ｒ
氢化丁腈橡胶 (2)
氢化丁腈橡胶简介氢化丁腈橡胶（Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber，HNBR）是一种合成橡胶，由合成橡胶领域的科学家开发出来，以满足特定的工业需求。
氢化丁腈橡胶在耐油性、耐热性、耐化学品等方面具备优异的性能，因此在汽车、航空航天、石油化工等领域得到广泛应用。
本文将介绍氢化丁腈橡胶的特性、制备方法、应用领域以及优缺点。
特性1. 耐油性氢化丁腈橡胶具有极佳的耐油性，可以在高温、高压和恶劣的工作环境下保持其性能稳定。
这使得氢化丁腈橡胶成为汽车发动机密封件、油封等耐油性要求较高的零部件的理想材料。
2. 耐热性HNBR具有优异的耐热性能，在高温环境下仍然可以保持良好的性能。
一般情况下，HNBR的使用温度范围可达-40℃至150℃，在一些特殊的应用场合下，甚至可以达到200℃。
3. 耐化学品性HNBR对于酸、碱等广谱化学物质具有较好的耐受性。
它可以在很多腐蚀性介质中长时间工作，不会因接触化学物质而引发化学反应。
4. 抗老化性HNBR具有较好的抗氧化和抗紫外线性能，其寿命更长。
这使得HNBR在户外设备、气候变化较大的环境下依然能够保持其原有的性能。
5. 弹性良好HNBR具有很好的弹性，即使在高温、高压情况下也能保持较好的弹性变形性能。
这使得HNBR广泛应用于密封件、振动隔离垫等领域。
制备方法氢化丁腈橡胶的合成方法通常是通过在丁腈橡胶的分子链上引入氢原子而实现的。
在这个过程中，需要使用催化剂来催化反应，以实现橡胶分子链上部分或全部丁烯基转化为丁烯基氢化物。
这样一来，氢化丁腈橡胶的分子链就引入了更多的饱和键，提高了其耐热性、耐油性等性能。
应用领域HNBR由于其优异的性能，在许多工业领域得到了广泛应用：1. 汽车行业氢化丁腈橡胶被广泛应用于汽车行业，特别是引擎系统中的耐油密封件。
它可以承受高温高压下的恶劣环境，保护引擎的正常运行。
2. 航空航天在航空航天领域，HNBR广泛应用于液压密封件、燃料储存系统等需要耐热、耐油性能的部件。
有机蒙脱土_氯丁橡胶纳米复合材料的结构与性能及在输送带中的应用
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ＯＭＭ＂ｒ／ＣＲ纳米复台材料的ＴＥＭ照片
ＯＭＭＴ衍射角向小角度方向移动，层间距增大
万方数据
第３期
谷正等．有机蒙脱土／氯丁橡胶纳米复合材料的结构与性能及在输送带中的应用
１６３
从图２可以看出，ＯＭＭＴ以细丝状均匀地分 散在ＣＲ基体中，两相间界面模糊，没有明显的相 分离现象，说明ＯＭＭＴ与ＣＲ相容性良好。 从图２还可以看出，０ＭＭＴ在ＣＲ基体中的 厚度约有几到十几纳米，长度为１００～５００
高；３ ８配方采用１０份碳酸钙和３份ＯＭＭＴ等量 替代炭黑Ｎ３３０，复合材料的拉伸强度、撕裂强度 和耐磨性能变化不大，但若进一步提高碳酸钙用 量，则复合材料的物理性能明显降低。由此可见， 在实际工业生产中，ＯＭＭＴ可适量替代炭黑，为 低碳经济做贡献，并在一定程度上降低生产成本。
万方数据
１６４
橡胶工业 表３ ＯＭＭＴ对花纹输送带覆盖胶性能的影响
［３］Ｅｓｆａｎｄｉａｒｉ
Ｏｒｇａｎｏｃｌａｙ
２０１２年第５９卷
Ａ，Ｎａｚｏｋｄａｓｔ Ｈ，Ｒａｓｈｉｄｉ Ａ Ｓ．Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ．
Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，
５２８
２００９（（硫化橡胶或热塑性橡
胶拉伸应力应变性能的测定》和ＧＢ／Ｔ ５２９— ２００８＜＜硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤 形、直角形和新月形）》测试；耐热空气老化性能采 用４０１Ａ型老化试验箱（上海实验仪器总厂产品）
按照ＧＢ／Ｔ
３５１２
２００１（（硫化橡胶或热塑性橡胶
热空气加速老化和耐热试验》测试。 ２结果与讨论 ２．１微观结构 ＭＭＴ、ＯＭＭＴ和ＯＭＭＴ／ＣＲ复合材料的 ＸＲＤ谱如图１所示。 从图１可以看出：ＭＭＴ在２日为５．２１。处出 现００１衍射峰，计算层问距（ｄ。）为１．６９
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将ＨＮＢＲ与氧化锌、硬脂酸、炭黑、癸二酸二辛 酯在密炼机中混炼２０ｒａｉｎ制得母炼胶，然后将ＯＭ． ＭＴ与母炼胶在开炼机上混炼均匀，再加入硫化剂 和硫化助剂混炼均匀后出片，在室温下停放２４ ｈ，于 开炼机上再次返炼，然后由美国阿尔法公司生产的 橡胶加工分析仪ＲＰＡ２０００测定正硫化时间ｔ。。。选 择合适的模具硫化制得力学性能测试和烧蚀试验的 标准试样，硫化条件为１７０℃，２０ｍｉｎ，５０ＭＰａ压力。
采用熔体插层法制备氢化丁腈橡胶（ＨＮＢＲ）／ 有机蒙脱土（ＯＭＭＴ）纳米复合材料，并对其结构和 高温烧蚀性能进行了研究。
一１２３＠１２６．ｃｏｒｎ。
万方数据
第５期
有机蒙脱土／氢化丁腈橡胶纳米复合材料的结构和性能
６７
机上测定试样的拉伸强度、扯断伸长率和扯断永久
１Leabharlann 实验部分变形，由ＬＸ—Ａ硬度计按照ＧＢ／Ｔ ５３１．１—２００８测定
２５００３１）
摘要：采用熔体插层法制备氢化丁腈橡胶（ＨＮＢＲ）／有机蒙脱土（ＯＭＭＴ）纳米复合材料，有机蒙脱土（ＯＭＭＴ）的用 量分别为０份，５份，１０份，１５份，２０份。考察ＯＭＭＴ的用量对其力学性能、烧蚀性能的影响．并分析了该纳米复合 材料烧蚀炭层的微观形貌及成分。发现有机蒙脱土在一定含量范围（０～１５ｐｈｒ）内具有一定的补强作用，其含量过 多（２０ ｐｈｒ）时反而不利于强度和伸长率的提高；试验范围内，随其含量增加，材料的扯断永久变形和硬度依次增大，
回弹性降低，线烧蚀率和质量烧蚀率大致呈下降趋势；熔融机械混炼使蒙脱土的片层间距发生变化，烧蚀后蒙脱土
的片层结构完全被破坏；复合材料烧蚀后形成炭层的正面和反面结构差别明显。 关键词：有机蒙脱土；氢化丁腈橡胶；纳米复合材料；烧蚀性能 ｄｏｉ：１０。３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—５０５３．２０１３．５．０１ ｌ 中图分类号：ＴＢ３３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—５０５３（２０１３）０５．００６６－０６
片层在８００＇＞（２时层间距增大可能是由于片层结构在
高温作用下发生膨胀，使层间距增大的缘故。 添加有机蒙脱土的ＨＮＢＲ材料烧蚀后形成的
ｌａｙｅ） ｗｉｔｈ
ｓａｎ）ｐｉｅ ａｎ（１ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｃａｒｂｏｎ
料的耐热性及阻燃性等得以提高。有机蒙脱土是经 有机插层剂处理过的蒙脱土，其层间距增大，有利于
ｍｍ／ｓ；但三元乙丙橡胶是非极性材料，与金
属的粘结性差，易发生脱粘。张崇耿Ｈ１。等研制的耐
烧蚀丁腈橡胶新配方，线烧蚀率为Ｏ．０５１ ｍｍ／ｓ，质 量烧蚀率为０．０６９ ｇ／ｓ。但丁腈橡胶的耐老化性差， 装机贮存寿命短，增加装备的装卸和维护成本。硅 橡胶的机械性能不足，同时硅橡胶不耐摩擦，压缩永 久变形大，难满足受力部件的使用要求。韩忠强 等”。用三元乙丙橡胶（ＥＰＤＭ）对硅橡胶共混改性， 制备了硅橡胶／ＥＰＤＭ。当硅橡胶／ＥＰＤＭ为６０／４０ 时，其线烧蚀率达到０．０９ｍｍ／ｓ。共混胶热性能高于 ＥＰＤＭ，力学性能优于硅橡胶。 氢化丁腈橡胶（ＨＮＢＲ）由丁腈橡胶加氢制
１．３分析与测试 按照ＧＢ ５２８－－２００９，在微机控制电子万能试验
表１
Ｔａｂｌｅ ｌ Ｔｈｅ
结果与讨论
有机蒙脱土含量对复合材料力学性能的影响
不Ｉ司有机蒙脱土含量的ＨＮＢＲ材料的力学性
２．１
能的测试结果见表１。
不同蒙脱土含量的ＨＮＢＲ体系的力学性能
ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＯＭＭＴ
～０．１２
得”。，在保持丁腈橡胶良好的工艺性、耐寒性、耐磨 性的同时，耐化学药品、耐老化性和贮存稳定性十分 优异，耐热等级与乙丙橡胶相同。ＨＮＢＲ由于其系 列优异的性能，将其用作耐烧蚀材料的基体，具有广 阔的应用前景。蒙脱土具有独特的一维层状纳米结 构特性，形态特性，层间具有可设计的反应性，超大 的比表面积和径／厚比，使得聚合物的单体或分子链 容易插入蒙脱土的片层之间形成纳米复合材料。 聚合物／蒙脱土纳米复合材料中，由于蒙脱土片 层的小尺寸效应和界面效应以及量子效应、宏观量 子隧道效应等赋予纳米复合材料优异的综合性能和 特殊的功能性。如梁兴泉等¨４ｊ采用熔融插层法制 备有机蒙脱土／聚乙烯复合材料，提高聚乙烯的光降 解稳定性。同时蒙脱土特有的片层结构使得复合材
图３ 蒙脱土、硫化试样、表面炭层的Ｘｉ（Ｄ谱刖 ａ一纯有机蒙脱土；ｂ一添加ＩＯｐｈｒ有机蒙脱土 的ＨＮＢＲ硫化胶；ｃ一经历８００℃高温之后的有 机蒙脱土；ｄ一添加１０ｐｈｒ有机蒙脱土的ＨＮＢＲ 烧蚀炭层
Ｆｉｇ．３ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｍｏｎｔｍｕｒｉｌｌｏｎｉｔｅ，ｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ
脱土的ＸＲＤ比较，热处理的蒙脱土的最强衍射峰由 ４．５。移至４。附近，明湿发生偏移，说明经历高温后， １．９６ｎｍ左右的层间距增至２．２ｎｍ。蒙脱土的纳米
１．２熔体插层法制备ＨＮＢＲ／ＯＭＭＴ复合材料
ＧＪＢ
采用扫描电子显微镜观察ＨＮＢＲ橡胶烧蚀前后 表面材料的微观结构，并由其附带的ｘ一射线能谱仪 （ＥＤＳ）对烧蚀材料表面进行元素分析。由ｘ射线衍 射仪，观察橡胶中蒙脱土的片层间距变化以及烧蚀对 ＨＮＢＲ中蒙脱土纳米片层结构的影响，试验条件为 Ｃｕ靶，工作电压４０ｋＶ，电流３５ｍＡ，步长０．５。。 本试验材料采用氧一乙炔烧蚀性能试验机，依据 ３２３Ａ～９６测试胶料的烧蚀性能，火焰喷嘴距烧 蚀面的烧蚀距离为１０ｒａｍ，烧蚀时间ｔ为１０ｓ。由千 分尺测定试样烧蚀前后的厚度差Ａｄ，由电子天平测 试试样烧蚀前后的质量差Ａｍ，线烧蚀率尺．按公式 Ｒ。＝Ａｄ／ｔ计算，质量烧蚀率Ｒ。＝Ａｍ／ｔ计算。
２．３
有机蒙脱土、添加不同含量有机蒙脱土的硫化试样 及烧蚀后的表面炭层进行ｘ射线衍射。蒙脱土的 主峰多出现在小角度范围内，作图时的扫描角度为
３
ｏ～１０。，材料的ＸＲＤ谱图见图３。
由图可见，纯有机蒙脱土在４．５。处出现最强衍 射峰，由布拉格公式计算，对应层间距为１．９６ｎｍ左 右，添加有机蒙脱土的硫化试样的最强衍射峰出现
蚀率分别０．０９９／ｓ和０．１０９／ｓ。总的来说，在试验范 围内，随蒙脱土含量增加，材料的线烧蚀率和质量烧 蚀率大致呈下降趋势，其含量为１５ｐｈｒ，２０ｐｈｒ时的 烧蚀率相差不大。 图２为不同有机蒙脱土含量时烧蚀炭层的１００ 倍ＳＥＭ图。
图２不同蒙脱土用量时ＨＮＢＲ烧蚀表面的ＳＥＭ照片 （ａ）蒙脱土含量为５ｐｈｒ；（ｂ）蒙脱土含量为２０ｐｈｒ
火箭、导弹发动机的燃烧室内绝热层，喷管喉衬 部位的密封部件，推进剂的限燃包覆层等广泛采用柔 性烧蚀材料。目前常用的柔性烧蚀材料的橡胶基体 有三元乙丙橡胶。１。ｏ、丁腈橡胶’４“。、硅橡胶。７“。等。 张崇耿等¨驯采用芳纶纤维、卤锑阻燃体系、纳 米陶瓷粉体、不饱和羧酸金属盐和某烷基酚醛树脂 研制的新三元乙丙橡胶绝热层，线烧蚀率降为０．０８６
高聚物的插层结构的形成。Ａｎｕｓｕｙａ
Ｃｈｏｕｄｈｕｒｙ
等¨刘进行纳米有机改性粘土增强氢化丁腈橡胶加 速热老化试验，发现粘土填料能显著改善高温下的 纳米复合材料的降解特性。
收稿日期：２０１２－０５—３０；修订日期：２０１２－１ｌ—１４ 作者简介：张春梅（１９８６一），女，硕士，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｚｈａｎｇｃｈｕｎｍｅｉ
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ＳＥＭ ｉｍａｇｅ ｏｆ ＨＮＢＲ ａｂｌａｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＯＭＭＴ
ｃｏｎｔｅｎｔ（ａ）５ｐｈｒ；（ｂ）２０ｐｈｒ
由图可见，蒙脱土含量不同时的烧蚀表面炭层 形貌差别较大，蒙脱土含量少时烧蚀形成的炭层松 脆，强度低，与基体粘结差；含量高时形成的炭层呈 鳞片状，致密坚硬，但表面有一些小突起，可能是坚 硬的炭层使内部材料热解产生的气体难以逸出，从 而减少气体逸出产生的空隙，增加炭层的致密性；另 一方面减少了分解气体产物的燃烧，使表面温度不 致过快升高，降低材料的烧蚀速率。
１ ０ ２０
—０．】５
图ｌ
不同蒙脱土含量时ＨＮＢＲ的烧蚀率
Ｆｉｇ．１
（ａ）线烧蚀率；（ｂ）质量烧蚀率
ｃｏｎｔｅｎｔ
Ｔｈｅ ａｂｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＯＭＭＴ
ｏｆ ＨＮＢＲ
（ａ）ｌｉｎｅａｒ
ａｂｌａｔｉｖｅ
ｒａｔｅ；（ｂ）ｍａｓｓ ａｂｌａｔｉｖｅ
ｒａｔｅ
蒙脱土含量分别为Ｏｐｈｒ，５ｐｈｒ，ｌＯｐｈｒ，１５ｐｈｒ， ２０ｐｈｒ时，材料的线烧蚀率依次降低。蒙脱土含量 分别为１５ｐｈｒ和２０ｐｈｒ时，材料的线烧蚀率分别 ０．１７ｍｍ／ｓ和０．１６ｍｍ／ｓ。蒙脱土含量分别为０ｐｈｒ， ５ｐｈｒ，１０ｐｈｒ，１５ｐｈｒ时，材料的质量烧蚀率依次降低， 其含量为２０ｐｈｒ时，材料的质量烧蚀率稍增加。蒙 脱土含量分别为１５ｐｈｒ和２０ｐｈｒ时，材料的质量烧
第３３卷
第５期
航空材料学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬ
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
Ｖ０１．３３，Ｎｏ．５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１３
２０１３年１０月
有机蒙脱土／氢化丁腈橡胶纳米复合材料的
结构和性能
张春梅１， 崔 杜华太１， 庞明磊１， 张志刚１，
俞１，
杜明欣１，张洪民２，
陈
斌３
（１．中国兵器工业集团第五三研究所，济南２５００３１；２．山东橡胶Ｔ业协会，济南２５００３１；３．空军驻济南军事代表室，济南
胶料的硬度，由橡胶弹性试验机按照ＧＢ／Ｔ
１．１实验材料 １９９１测定胶料的回弹性。
１６８１—
ＨＮＢＲ橡胶的基本原材料配比如下，单位为质 量份。 ＨＮＢＲ：１００份；氧化锌（ＺｎＯ）：５份；硬脂酸 （ＳＡ）：１份；快压出炭黑Ｎ５５０：１５份；癸二酸二辛酯 （ＤＯＳ）：８份；促进剂ＴＡＩＣ：２份；硫化剂２，５一二甲 基．２，５一双（过氧化叔丁基）己烷（ＤＢＰＨ）：３份；有机 蒙脱土含量分别为０份，５份，１０份，１５份，２０份。
在９．７ ｏ附近，次强衍射峰出现在５．８。附近，说明在
微观结构