纳米二氧化硅改性及其在丁基橡胶中的应用_图文.doc

第 30卷第 6期 武 汉 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 Vol. 30,No. 6 2007年 12月 J. of Wuhan Uni. of Sci. &Tech. (Nat ural Science Edition Dec. 2007 　　 收稿日期 :2007207206 　　 基金项目 :湖北省教育厅自然科学基金项目 (2003BC3 ; 湖北省科技厅自然科学基金项目 (2003ABA075 . 　　 作者简介 :易德莲 (19562 , 女 , 武汉科技大学副教授 . E 2mail :yidelian@163. com 纳米二氧化硅改性及其在丁基橡胶中的应用 易德莲 1, 欧阳兆辉 1,2, 伍 　 林 1, 秦晓蓉 1 (1. 武汉科技大学应用化学研究所 , 湖北 武汉 ,430081;2. 武汉青江化工股份有限公司 , 湖北 武汉 ,430081 摘要 :对改性的纳米二氧化硅分别用红外光谱和 XPS 进行表征 , 测定大气和氨氛围下硫化胶的交联密度 , 研 究硫化胶的物理交联密度和化学交联密度对力学性能的影响 , 结果发现 , , 总 交联密度增大 , 当纳米二氧化硅填充量大于 1. 0%时 , , , 力学性能 提高 ; 当填充量提高至 3. 5%后 , 力学性能增至最大 , 关键词 :纳米二氧化硅 ; 硅烷偶联剂 ; ; 中图分类号 :TQ127. 2; 　　 文章编号 :167223090(2007 0620640204 　　 水 , 导致表面出现酸区 [1]而呈亲水性 , 在有机相中 难以浸润和分散 , 限制了其超细效应的充分发挥 。 对超细二氧化硅进行表面改性 , 目的是改变其表 面的物化性质 , 提高与有机分子的相容性和结合 力 [2]。 所谓表面改性 , 就是利用化学物质与纳米 二氧化硅表面的羟基发生的反应 , 消除或减少表 面硅羟基的量 , 使其由亲水性变为疏水性 , 从而提 高同聚合物的亲和性 。 1　 试验 1. 1　 原材料与仪器 Nano 2SiO 2(华东理工大学制品 , 比表面积为 405. 80m 2/g ; 丁基橡胶 (湖北恒天化工有限责任 公司制品 ; 改性剂 A 2151(天津市化学试剂一厂 制品 ; 采用德国 Bruke 公司 V ER TEX70型傅立 叶红外光谱仪对试样进行 IR 测试 , 采用英国 Sci 2entific Lt d 公司 ESCAL AB M K Ⅱ 型 X 射线光电 子能谱仪进行 XPS 测试 , 激发源为 Mg K α(1253. 6eV , 采用 C1s 的结合能 (284. 6eV 进行校正 。 1. 2　 试验装置与流程 采用 S K221210H 型回转式管式电阻炉作为 表面改 性 加 热 器 , 长 度 为 340mm , 内 径 为 37 mm , 管内放置装有纳米二氧化硅的容器 , 实验装 置流程如图 1所示 。 先使 N 2经过干燥塔 2除去杂质和水分 , 再经 管式炉 3预热至一定温度 , 在管式炉 3出口处连 接一三通管 , 将其中一支路的 N 2对纳米二氧化硅 进行预热处理 , 将另一支路的 N 2和 A 2151(改性 剂 蒸气混合 。 预处理时关闭偶联剂支路 , 预处理 完毕后开通偶联剂支路 ,N 2和 A 2151蒸气混合一 起进入表面改性加热器 7的底部 , 在预设的温度 下反应一定时间后 , 关闭偶联剂支路 , 继续用热 N 2吹扫一定时间 , 取出改性纳米二氧化硅 。 图 1　 实验装置流程图 — 氮气瓶 ; 2— 干燥塔 ;3— 管式炉 ;4— 变压器 ; 5— 油浴 槽 ;6— A 2151容器 ;7— 管式炉 ; 8— 控温仪 ;9— 洗气瓶 2　 测试方法与技术 用 XK 2160开放式炼胶机对卤化丁基橡胶 、 填料 、 硫化剂等进行均匀混炼 , 在 145℃ 下 , 采用 XLB 2D 平板硫化机对混炼胶硫化 45min , 得到硫 化丁基橡胶 。 采用甲苯 (摩尔体积 V 1=106. 52cm 3/mol , 密度 ρs =0. 865g/cm 3 作溶剂 , 将硫化丁基橡胶 浸入溶剂 , 其混合熵随着溶剂稀释而增大 , 随着橡 胶变形而减小 , 在这两种变化过程中 , 当吉布斯自 由能变形 ΔG s 为零时 , 橡胶达到膨润平衡 , 即 ΔG s 2007年第 6期 易德莲 , 等 :纳米二氧化硅改性及其在丁基橡胶中的应用 =ΔG m +ΔG gel =0。用 Flory Huggins 理论求出 ΔG m , 用橡胶弹性统计论求出 ΔG gel , 然后算出交 联密度 [3]。 甲苯 2氨气氛中溶胀 [4]:在密闭的干燥皿底层 放置浓缩的氨水 , 试样在含氨的甲苯中溶