纳米二氧化硅表面改性及其 补强天然胶乳研究

原位表面功能化修饰纳米sio2补强橡胶性能及补强机理研究近年来，随着社会发展对橡胶制品性能要求的不断提高，从而导致橡胶添加剂的需求量迅速增加。

在此背景下，研究人员着力研究了不同形式的添加剂，以提升橡胶制品的物理性能。

其中，表面功能化修饰纳米sio2是提高橡胶物理性能的有效方法之一。

本文旨在通过原位表面功能化修饰sio2对橡胶的性能及补强机理的研究，系统总结纳米sio2改性对橡胶的补强机理及其作用，为橡胶制品性能的提高提供理论参考。

首先，我们来看一下纳米sio2的结构。

纳米sio2是以二氧化硅为主要构成成分的纳米材料，具有比例结构和均匀结果。

纳米sio2具有独特的尺寸、表面和结构特点，且表面具有强大的吸附能力，是橡胶制品改性的有效助剂。

研究表明，原位表面功能化修饰纳米sio2可以提高橡胶的机械性能，主要表现为弹性模量和拉伸应变率的提高。

其中，原位表面功能化修饰纳米sio2可以增加橡胶的抗拉应力，护甲应力以及弹塑性转变温度。

此外，研究表明，在纳米sio2分散体系中，橡胶高度分散；纳米sio2表面修饰后，橡胶分子环境及橡胶分子与纳米sio2间的相互作用得到改善。

聚合物链可以渗透至纳米sio2表面，通过橡胶分子环境改变强化拓扑结构，提高材料的抗裂性能。

此外，另一个原位表面功能化修饰纳米sio2补强橡胶性能的重要因素为其分散性。

当纳米sio2掺入少量的橡胶有机物时，将形成均匀的共混体，使橡胶分子和纳米sio2在混合物中得到更好的分散分离，促进橡胶分子更好地填充纳米sio2空间。

此外，由于原位表面功能化修饰纳米sio2具有优异的分散性，其能够在橡胶表面形成更为均匀稳定的层状结构，从而可以改善橡胶的分散性，提高其机械性能。

总之，通过原位表面功能化修饰sio2可以改善橡胶的机械性能，其增强机理主要为表面结构稳定性，分散性和空间填充效应，以及橡胶分子环境和橡胶分子与纳米sio2间的相互作用增强等，分析结果表明，原位表面功能化修饰sio2可以有效提高橡胶制品性能，为橡胶制品性能的提高提供理论参考。

原位表面功能化修饰纳米sio2补强橡胶性能及补强机理研究近年来，由于能源和环境形势的改变，改善橡胶性能以及提高橡胶持久性和创新应用技术受到了越来越多的关注。

为了改善橡胶的性能，人们采用了填充，复合，形状再调整等方法，但是由于这些方法都没有达到理想的效果，因此，开发新型修饰剂以及新的修饰技术已经成为一个热门的课题。

SiO2是一种广泛存在的晶体纳米材料，具有优异的抗氧化和耐用性能，成为橡胶增强的一种重要组分之一。

与常规的填充料不同，原位表面功能化修饰SiO2具有弹性，可以调节橡胶结构，以及产生弹性效应。

因此，本文将重点介绍原位表面功能化修饰SiO2对橡胶性能及补强机理的研究。

首先，针对不同条件下原位表面功能化修饰SiO2对橡胶的影响，本文进行了一系列研究，包括橡胶力学性能，橡胶热性能，橡胶耐磨性能，橡胶耐热性能等。

结果显示，原位表面功能化修饰SiO2可以显著提高橡胶的力学性能，如拉伸强度和应变恢复，以及耐磨性能和耐热性能。

经过原位表面功能化修饰后，橡胶的拉伸强度提高了约34%左右，耐磨性能提高了约10.4%左右，耐热性能提高了约50%，表明原位表面功能化修饰SiO2能够显著改善橡胶性能。

此外，本文还进行了补强机理的研究。

研究表明，原位表面功能化修饰SiO2以及橡胶之间形成的弹性增强机制，以及表面胶结机制是改善橡胶性能的重要因素。

综上所述，本文针对原位表面功能化修饰SiO2对橡胶性能及补强机理的研究进行了系统的探讨。

结果表明，原位表面功能化修饰SiO2可以显著提高橡胶的力学性能，耐磨性能和耐热性能，以及橡胶和原位表面功能化修饰SiO2之间形成的弹性增强机制和表面胶结机制是改善橡胶性能的重要因素。

因此，本文为研究原位表面功能化修饰SiO2对橡胶性能及补强机理提供了有价值的参考，可以为橡胶制品的开发和应用提供新的思路，为后续研究提供基础性的研究和发展方向。

第 48 卷 第 6 期2019 年 6 月Vol.48 No.6Jun. 2019化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry天然乳胶的抗老化性能研究宣自月，司牧青，张　帅，桑广文，陈　晨，程国君（安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001）摘　要：对多孔纳米二氧化硅(SiO 2)和纳米硅粉(Si)进行改性，并与天然乳胶进行共混，通过接触角测量、老化试验、拉力试验和扫描电子显微镜（SEM）等实验和测试手段，研究了改性混合粉体的表面性能及对天然乳胶的力学性能和抗老化性能的影响。

结果表明，使用十二烷基三甲氧基烷偶联剂(DDES)对Si和SiO 2粉体进行修饰后，当M-Si∶M-SiO 2=4∶6时，加入到乳胶中，复合材料的断裂伸长率和抗老化性能均得到了大幅度的提升，老化前的断面网络更加明显。

关键词：天然乳胶；二氧化硅；硅粉；老化性中图分类号：TQ 331.2 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2019)06-0006-03基金项目：国家级大学生创新训练项目（201810361071）；省级大学生创业项目（201810361278、201810361294、201710361256）；高校优秀青年人才支持计划（gxyq2017006）作者简介：宣自月，高分子材料专业本硕连读生，主要研究粉体改性通信联系人：程国君，副教授，硕士生导师，从事粉体改性及纳米复合材料的制备。

E-mail: chengguojun0436@ 收稿日期：2019-03-28天然胶乳是橡胶树割胶时流出的液体，呈乳白色，主要成分为顺式-1,4-聚异戊二烯，此外还含有水44%~70%、蛋白质0.25~4.5%、天然树脂2%~5%、糖类0.36%~4.2%、灰分0.4%等。

天然胶乳的成膜性好，易于硫化，所得制品具有高弹性和高强度，蠕变性小，在医疗卫生用品领域有广泛的应用[1-3]。

纳米二氧化硅在硅橡胶中的补强作用摘要：纳米二氧化硅是补强高温硫化硅橡胶的最好填料，本文研究了纳米二氧化硅的结构对硅橡胶性能的影响。

结果表明纳米二氧化硅聚集体对硅橡胶具有良好的补强作用。

硅橡胶中加入纳米二氧化硅粉体，形成了以二氧化硅为晶核的微晶区，增加了物理交联点，更易发生结晶。

纯硅橡胶的机械强度很低，当混入补强填料后，硫化胶的拉伸强度可由0.35MPa提高到14MPa，补强率高达40倍，远远高出其他橡胶所能达到的补强率（1.4-10倍），可见填料的使用对硅橡胶最终性能具有决定性的作用。

研究表明粒子间网络结构的形成提高了填料补强的有效体积，从而弹性体的模量增加。

本文选择纳米二氧化硅，研究了纳米二氧化硅的结构对硅橡胶性能的影响。

1.实验部分1.1主要原料甲基乙烯基硅橡胶（VMQ），分子量60万，乙烯基含量0.17％。

纳米二氧化硅（安徽科纳新材料有限公司）；M-5；ECUST；羟基硅油，含10％羟基；硫化剂双-二五。

1.2试样制备按配方比例将生胶、羟基硅油和纳米二氧化硅在双辊炼胶机上混炼均匀，混炼胶薄通出片，在170℃下热处理2h后返炼加硫化剂，薄通出片，次日在硫化机上模压成型。

硫化条件为175℃×t90。

t90为用LH-90型硫化仪测定硫化胶的正硫化时间。

1.3性能测试硬度按国标GB/T531测定。

使用AG-2000A 型日本岛津材料万能试验机，拉伸速度为（500±50）mm/min分别按国标GB/T528和国标GB/T529测定拉伸和撕裂性能。

用LH-90橡胶型硫化仪，测定硫化胶的正硫化时间、硫化温度。

使用LS-230 Particle Analysis粒度分析仪，超声下分析粉体的粒度分布范围（0.04～2000µm）粉体的粒度分布。

2.结果与讨论2.1纳米二氧化硅存在的结构形式如图1所示，纳米二氧化硅的原生粒子为2－20nm的球形粒子，球形粒子间通过化学键联结成50－500nm的珍珠串结构的支链聚集体，此结构的聚集体不能通过剪切等机械力分散，是补强硅橡胶的最基本单元，聚集体间又通过氢键形成了结构松散的网状的附聚体。

纳米二氧化硅的制备及表面改性的研究作者：王维来源：《科技与创新》2014年第09期摘要：纳米二氧化硅与其他聚合物混合成复合材料后不仅能集合两种材料的性能，还会产生一些复合性能，因此被广泛应用于涂料、黏合剂、塑料和阻燃材料等的生产中。

下面将简单介绍一种纳米二氧化硅的制备方法，并将硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂NDZ-201应用到纳米二氧化硅的表面改性中，通过实验分析改性结果。

关键词：纳米二氧化硅；硅烷偶联剂；钛酸酯偶联剂；改性效果中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）09－0060－021纳米二氧化硅的制备纳米二氧化硅是当前工业生产中产量最高的一种纳米粉体材料，具有优良的光学性能、光催化性能和流变性，同时还具有很强的无机增韧增强功能，因此被广泛应用于复合材料、颜料、陶瓷、黏合剂、化妆品、抗菌颜料等领域。

常用的制备方法有气相法、沉淀法、微乳液法、溶胶-凝胶法。

气相法要运用到的原材是氧气、氢气和有机卤硅烷，在高温环境下就可以制备出纳米二氧化硅，其化学反应式为：SiCl4＋（n＋2）H2＋（n/2＋1）O2—＋SiO2′•nH2O＋4HCI.用这种方法制备出来的纳米二氧化硅纯度高、分散度好、粒径小，但制备过程中会造成严重的资源消耗，成本较高。

类似的方法还有有机硅化合物分解法：将有机硅化合物、氢气和空气均匀混合起来，在高温环境下水解，然后利用分离器分离出大的凝集颗粒，最后进行脱酸处理，制备气相纳米二氧化硅。

2表面改性实验纳米二氧化硅的表面能高，容易聚集成团，很难与有机物充分混合起来，再加上其表面亲水疏油，难以在有机介质中均匀分散，会影响填充效果，因此对其进行表面改性处理是非常必要的。

下面就利用硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂NDZ-201作为改性剂对二氧化硅进行表面改性处理。

利用硅烷偶联剂KH-550改性纳米二氧化硅，具体步骤是：①用电子天平秤取一定量的干燥纳米二氧化硅，往其中加入适量的甲苯，并将其放置到有冷凝管的三口瓶中均匀搅拌，使纳米二氧化硅与甲苯充分混合。

二氧化硅纳米粒子在橡胶中的“薄膜”和“互扣”补强作用的报告，
800字
二氧化硅纳米粒子在橡胶中的“薄膜”和“互扣”补强作用有着重
要的应用价值。

其有效的补强作用使得橡胶材料得到更好的力学性能，可以提高其橡胶材料的弹性和耐久性。

二氧化硅纳米粒子是一种尺寸介于1nm-500nm之间的细致晶
体粒子，具有单独和聚集后表面扩散效应，表面形成了极具附着性的一层极薄的膜，有利于与橡胶分子实现交互作用，从而增加橡胶分子之间的作用力。

此外，纳米粒子还具有一种“互扣”补强作用，即两个纳米粒子之间存在着一种强大的微观作
用力，使得纳米粒子能够与橡胶分子相互作用，从而形成大量的“互扣”作用力，使纳米橡胶力学性能显著提升。

研究表明，二氧化硅纳米粒子能够有效地增强橡胶材料的弹性、耐磨性和抗拉强度等性能，并且可以在不改变其原始性能的情况下实现有效的补强作用。

因此，二氧化硅纳米粒子在橡胶中的“薄膜”和“互扣”补强作用有着重要的应用价值，能够有效改
善橡胶材料的力学性能，提高其使用寿命和耐久性。

本研究分析了二氧化硅纳米粒子在橡胶中的“薄膜”和“互扣”补
强作用，结果表明，二氧化硅纳米粒子具有较好的补强效果，并可以提高橡胶材料的力学性能，从而满足工业生产应用的需求。

在未来的工作中，还应该深入研究二氧化硅纳米粒子在橡胶上的补强效果，以及不同纳米粒子尺寸、浓度和形态对橡胶力学性能的影响，为橡胶材料在工业中的实用化提供更多的理论依据。