天然橡胶胶乳复合材料结构与性能研究.pdf

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2011年增刊V(42)卷
稻壳灰/天然橡胶胶乳复合材料结构与性能研究
曾宗强,余和平,刘宏超,王启方,廖双泉2,兰国玉3
(1.中国热带农业科学院农产品加工研究所,农业部热带作物产品加工重点开放实验室,广东洪江524001
2.海南大学材料与化工学院,海南海口570228;3,中国热带农业科学院橡胶研究所,海南儋州571737)
摘要:采用稀土偶联剂和硅烷偶联剂改性稻壳灰能相当。为了进一步提高RHA/NR复合材料的力学
(RHA)填充天然胶乳(NRL)制备稻壳灰/天然橡胶胶性能, Ismail等采用偶联剂Sis和羧酸二铵盐改善
乳复合材料,用扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TG-RHA的补强效果,发现RHA用量为10份时,所制备
DTG)以及カ学性能测试等技术研究了稻売灰在复合的复合材料力学性能最好。
材料中的结构、形态分布和热氧稳定性及力学性能。
到目前为止,有关RHA/NR复合材料的研究主
结果表明,采用偶联剂对RHA进行改性处理,能显著要采用机械混炼方式将RHA分散在NR基体当中,
改善RIA在橡胶相的分散程度,增强RHA粒子与橡分散效果比较差,无法克服RHA在橡胶基体中的团
胶基体之间作用力,从而提高RHA/NRL复合材料的聚。本文通过采用胶乳共混方式将RHIA分散在NR
力学性能和抗氧老化性能,并且稀土偶联剂RHA/NR胶乳基体中,考察复合材料的结构与性能
复合材料力学性能和抗氧老化性能的改进更加明显
关键词;稻売灰;天然櫲胶胶乳;复合材料;力学性能
实验
中图分类号:TB336
文献标识码:A2.1原材料
文章编号:1001-9731(2011)增刊V-0832-03
天然胶乳(NRL)为海南垦区采用离心浓缩工艺生
1引言
产的浓缩天然胶乳,符合GB/T8289-2008的规定;
RHA,湖北仙桃市驰顺碳业有限公司;硅烷偶联剂
水稻生产与加工过程中会产生大量的稻草和稻壳KH-570,上海耀华化工厂;稀土偶联剂DN-8102,南京
等废弃物,除少部分燃烧发电外,大部分在野外燃烧后道宁化工有限公司,其它配合剂均为市售。
弃置于农田,既浪费资源,也污染环境。由于稻売灰2.2RHA/NR复合材料制备
富含大量的二氧化硅(质量分数为55%~97%,粒径
采用250目筛网对RHA进行分级处理,得到粒
分布为50~100nm),并且随着烧制工艺的改进,可在径大小为50~100nm、SiO2含量为94.76%的RHA。
氧化硅表面形成大量的羟基等活性基团,具有显著
在RHA中加人95%乙醇,通过超声分散制成
的补强效果,是制备天然橡胶基复合材料的理想原料。RHA悬浮液。随后加入经乙醇水解的稀土偶联剂
采用稻壳灰制备天然橡胶基复合材料,不仅能为橡胶DN-8102,并采用四乙烯五胺将悬浮液的pH值调节
工业提供一种廉价而丰富的资源,并显著提高橡胶基至8左右,置于90℃水浴中连续搅拌2h,取出冷却,离
体的力学性能,而且能降低污染,增加农民收入。因心洗涤(乙醇洗3次,蒸馏水洗3次),冷冻干燥,得到
此,开展稻壳灰/天然橡胶复合材料的研究,对橡胶工改性RHA样品(DN-RHA)。按照同样的处理工艺和
业的发展和农副产品的综合利用都具有非常重要的意条件,采用硅烷偶联剂KH-570对RHA进行处理,得
义
到的改性RHA标记为KH-RHA。
稻壳灰(RHA)在橡胶工业中的应用始于1975
将改性后的RHA加人到SDS溶液中,经过超声
年,Haxo等]采用特殊燃烧工艺制成的RHA填充丁处理,制成RHA分散液,加人到总固含量为35%的
苯和三元乙丙橡胶,发现RHA具有一定的补强作用,NRI.中,100份干胶中RHA的用量为4.0。随后加入
且对胶料的硫化性能无不良影响。近年来,马来西亚硫化配合剂后,在60℃下硫化2h。100份干胶所需硫
的 Ismail和巴西的 Costal 5-对RHA在天然橡胶化配合剂分别为:硫黄1.5、促进剂DM1.0、促进剂
(NR)中的应用进行了研究,制备出了RHA/NR复合TTO.5、氧化锌0.3。硫化结東后迅速将胶乳冷却至
材料。100份NR中添加20份RHA所制备的复合材室温,静置24h后,过滤,铺膜,自然干燥,得到RHA
料具有较好的力学性能,不影响NR的硫化速率。但NR复合材料胶膜。未处理RHA以及采用稀土偶联
是,RHA/NR复合材料的力学性能依然很低,与NR/剂和硅烷偶联剂处理的RHA所制成的复合材料分别
滑石粉、陶上、碳酸钙等惰性填料)复合材料的力学性标记为N-RHA/NR、DN-RHA/NR、KH-RHIA/NR
基金项目:海南省自然科学基金资助项目(510211);中国热带农业科学院橡胶研究所基本业务费专项资金资助项目
(1630022011036
收到初稿日期:2011-04-25
收到修改稿期;2011-07-14
通讯作者:曾宗强
作者简介:曾宗强(1982-)男,海南乐东人,助理研究员,主要从事天然橡胶应用基础研究。