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      納米膨潤土(蒙脫土)在橡膠中的應用

      返回列表 作者:admin 瀏覽:106 發布時間:2019-04-11 23:38:12【

      納米復合材料是指粉體分散相至少一維尺寸介于1 nm~100 nm之復合材料。除了球狀粒徑小之粉體外,高長徑比(Aspect ratio)之層狀補強結構更受到全世界高分子工業矚目,層狀材料經剝離分散后可充分發揮分子層級之結構特性。蒙脫土(Montmorillonite)是屬于蒙脫土族的礦物,蒙脫土族礦物共發現11個,它們是滑間皂土、貝得土、鋰皂土、蒙脫土、鈉脫土、皂土、鋅皂土、斯皂土、鋰蒙脫土、鉻蒙脫土和銅蒙脫土等,但從內部結構來講可分為蒙脫土亞族(二八面體)與皂土亞族(三八面體)。蒙脫土是典型的層狀硅酸鹽礦物之一,但是與其他層狀硅酸鹽礦物不同之點是層與層之間空隙特別大,這樣就可在層與層中含有不定數量的水分子及交換性陽離子。
            通過衍射儀慢速掃描的試驗結果表明蒙脫土的粒度已接近納米級,是天然納米材料。納米級蒙脫土自然界很難找到這樣的原礦,需要提純獲得。制備納米級蒙脫土的膨潤土,應是蒙脫石含量>95%。納米級有機膨潤土蒙脫土,要求膨潤土蒙脫石純度在98%以上.納米級有機膨潤土在橡膠中應用主要用于橡膠制品的納米改性,改善其氣密性,定伸引力和耐磨性、防腐性、耐候性、耐化學性。通過加入少量(如3%-5%)的納米蒙脫土,可以使橡膠的強度、伸長率等性能大幅度提高,有的性能可提高數倍,可替代目前的白碳黑,甚至徹底取代傳統的碳黑及其它填料,大大減少或根除污染,將是二十一世紀橡膠工業的一場革命。聚氨酯彈性體/蒙脫土納米復合材料、三元乙丙橡膠/蒙脫土納米復合材料都需要得到很好的研究,納米復合物不僅比傳統添加劑重量輕,而且主要改善了橡膠在硬度、阻燃、阻氣方面的性能。 
             株洲某新材料公司對所承擔的軌道交通減震用高性能復合彈性結構材料的研究項目,進行了橡膠/蒙脫土納米復合技術和炭黑、白炭黑表面接枝技術的研究,使硫化天然橡膠的力學性能達到拉伸強度>30Mpa。聚氨酯/納米蒙脫土制備的體育運動場地鋪裝材料也得到了很好的研究。納米級有機膨潤土還可以制成納米級有機膨潤土——聚合物濃縮母料(改質而容易分散之商品)用于橡膠及彈性體制品中,可加速納米熱塑性彈性體之開發。目前,尼龍6/納米蒙脫土復合材料、PP/納米蒙脫土復合材料、PET/納米蒙脫土復合材料已成熟,尼龍6/納米蒙脫土復合材料、PP/納米蒙脫土復合材料、PET/納米蒙脫土復合材料與彈性體混合分散后,可以得到熱塑性彈性體復合材料,繼續衍生發展橡塑共混產品,取代部分傳統熱塑性彈性體材料。聚烯烴熱塑性彈性體(TPO)具有優良的彈性體特性及方便的加工性能,使它作為傳統需硫化橡膠之競爭換代品。這種TPO納米復合材料具有高模數與輕量化(減輕約7~21%外觀配件之重量),也因為填充礦物量低于5%,所以兼具低溫韌性,故適合于汽車應用上取代目前所用之較昂貴的工程塑料,在加工方面因為有較寬廣的加工溫度區間,所以可以縮短成型時間且成型壓力較低,外觀缺陷較少。
            目前已經有多種規格商品廣泛應用于汽車、電線電纜、建筑、家電、醫療器材等領域。特別用于汽車外裝配件、保險桿與儀表板,其加工性如涂裝性、模內涂色性、涂料接著性與涂裝耐久性等,均與未填充礦物者性能相近似。。熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)是由橡膠(rubber)和聚烯烴(Polyolefin)構成,其橡膠成分常為乙烯丙烯橡膠(EPDM)或丁腈橡膠(NBR)或丁基橡膠(IIR);聚烯烴成分主要為聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)塑料。目前用得最多的是EPDM與PP之復合材料。 
           美國AMCOL International Corporation 的全資子公司―Nanocor公司就生產納米蒙脫土-聚合物母膠(masterbatches)等產品,與橡膠或彈性體復合后成為納米黏土復合熱塑性彈性體。目前Nanocor公司也已經與PolyOne Corporation締結策略聯盟,由PolyOne Corporation供應濃縮母料商品給廠商自行研發Polyolefins 或TPO、TPU 或SEBS或EVA 等產品添加使用。事實上還有其它各種熱塑性彈性體可待開發。 
           目前無論納米蒙脫土、納米蒙脫土塑料或納米蒙脫土-聚合物母膠(masterbatches)均已經有許多成功商品化產品,因此可利用這些新興產品,結合橡膠或彈性體材料特性,來發展納米熱塑性彈性體,這對于國內橡膠產業來說,也是快速切入納米科技應用的重要機會之一。

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