天然橡胶改性及其性能分析研究

改性石墨烯/粘土/天然橡胶纳米复合材料的结构与性能张涛，王文良,鲁璐璐，杨阳，张闻轩（太原工业学院材料工程系，山西太原030008）摘要:大量研究表明，纳米填料的表面效应、大的比表面积以及纳米粒子本身对基体的强界面效应对橡胶纳米复合材料性能的提升具有极大的帮助。

本研究以天然橡胶（NR）为基体材料，采用乳液法制备石墨烯/粘土/NR纳米复合材料’讨论了石墨烯、粘土的用量对复合材料的物理机械性能的影响’结果表明，当粘土用量为3.0pho时，随着石墨烯添加量的增加，石墨烯/粘土/NR纳米复合材料的力学性能和耐磨性先升高，然后略有下降’当石墨烯添加量为1-0pho时，复合材料的拉伸强度提高了33.3%,而阿克隆磨耗体积下降了225%。

关键词:石墨烯;天然胶乳;复合材料;力学性能;阿克隆磨耗中图分类号:TB33文献标识码：A文章编号：1008-021X（X0X1）05-0025-04Structrrr and Properties of ModiCed Graphene/Clay/NR NanocompositesZhang Tao,Wang Wenliang,Lu Lulu,Yang Yang,Zhang Wenxuan(Department of Material Engineering,Taiyuan Institute of Technology,Taiyuan030008,China)Abstract:A larye number of studies have shown that the surface effect of nano-fillers,larye specific surface area and strong interface effect of nano-particles themselves on the matrix have a great help te ioprove the performance of rubber nano-composites.In this paper,natural rubber(NR)was used as the matrix material and graphene/clay/NR nanocompos—es were prepared by emulsion method.The e/ects of the amount of graphene and clay on the physical and mechanical properties of the composites were discussed.The results showed that the mechanical properties and wear resistance of graphene/clay/NR nanocomposieesweoe ioseeyincoeased and ehen seigheeydecoeased wieh eheincoeaseoQgoapheneconeenewhen eheceayconeeneis 3.0phr.And the tensile strength of the composites was increased by335%,the wear volume of Akron was decreased by22.7% when the amount of graphene is1.0phr.Key words:graphene；natural latex；composites;mechanical properties;akron abrasion有关石墨烯的研究虽然进行了60多年，但是直到21世纪初期英国物理学家Giov和Novos/o才第一次通过机械剥离的方法得到了石墨烯（GE）［1-5］。

天然橡胶改性研究天然橡胶，作为一种重要的产业原材料，在各个领域都有广泛的应用。

然而，传统的天然橡胶存在着一些缺陷，比如硬度不够、耐磨性较差、容易老化等等。

为了解决这些问题，人们对天然橡胶进行了改性研究。

一、天然橡胶的缺陷天然橡胶主要来源于橡胶树。

在橡胶树中，橡胶乳液会经过加工制成橡胶。

传统的天然橡胶具有一定的硬度，但是其耐磨性和老化性能都较差。

这也使得传统的天然橡胶在运用过程中有很多局限性。

比如，在汽车轮胎、电线电缆、建筑防水等关键领域，传统天然橡胶的使用效果并不好。

二、天然橡胶改性的方法对于传统的天然橡胶所存在的问题，人们可以通过多种方法对天然橡胶进行改性。

在这些改性方法中，最常见的就是添加改性剂。

改性剂可以改变橡胶的物理性质、机械性能以及化学性质，从而使橡胶的性能得以改良。

同时，大量的实验和研究还表明，改良天然橡胶性能的途径还包括改变橡胶的微观结构以及变异天然橡胶的化学成分。

三、天然橡胶改性的途径天然橡胶改性的方法有很多，其中最常见的是添加改性剂。

改性剂可以改变橡胶的物理性质、机械性能以及化学性质，从而使橡胶的性能得以改良。

改性剂可以分成多种类型，比如硫化剂、活性补强剂、防氧化剂、Vulcanizer等。

这些改性剂都可以按照不同比例进行添加，从而达到不同的改性效果。

另外，由于橡胶树的分布区域和环境条件的不同，在采集的橡胶乳液中会存在一些化学成分的变异，这些变异成分会影响到橡胶的性能。

因此，通过对橡胶乳液的控制，可以得到一些具有特殊性能的变异天然橡胶，如云南橡胶、欧文橡胶等。

此外，人们通过改变橡胶的微观结构也取得了一定的成效。

比如，将一些纳米级微粒子导入到橡胶中，可以增加橡胶的硬度以及耐磨性。

总之，改性方法的种类多种多样，改性效果也各异。

需要根据不同的应用需求进行选择，合理地进行改性。

当然，对于改性后的天然橡胶，我们也需要进行全面的性能检测，以确保其能够符合特定的应用要求。

四、天然橡胶改性的发展由于天然橡胶作为一种重要的产业原材料，其改性研究一直以来都受到广泛的关注。

天然橡胶接枝改性研究进展摘要：本文主要针对过去十几年来天然橡胶（NR）的接枝改性进行了概述，叙述了天然橡胶的基本情况和接枝改性的机理，根据接枝方式对接枝改性天然橡胶进行了分类概述，在综述过去天然橡胶接枝改性概况的基础上，结合天然橡胶在我国的基本情况，介绍了接枝天然橡胶产物的应用情况，并根据实际情况对天然橡胶的前景做出了简要的展望。

Abstract: This paper mainly for the past ten years natural rubber (NR) grafting are reviewed, described the natural rubber and the basic situation of grafting, according to the mechanism of grafted way docking branch of natural rubber modified classified paper, in this paper, the past natural rubber grafting on the basis of general situation, combined with the natural rubber in China, this paper introduces the basic situation of the grafted the application of natural rubber products, and according to the actual situation of the prospect of natural rubber made are also discussed.关键词：天然橡胶；接枝；改性天然橡胶(NR)是巴西三叶橡胶树分泌的乳汁经凝固、加工制得，其主要成分为聚异戊二烯，含量在95%以上，其中顺式1，4-聚异戊二烯的含量占99%以上，分子量分布在10-180万之间[1]。

毕业设计（论文）天然橡胶耐热性能研究进展Heat resistance of natural rubber research班级：材料工程系高分子应用105 学生姓名：李振学号： 10020509 指导教师：张琳职称：教师导师单位：徐州工业职业技术学院材料工程系论文提交日期：二零一一年十一月二十二日摘要本次课题研究的主要内容是围天然橡胶耐热性能研究进展展开的。

自橡胶工业开始以来，天然橡胶一直是一种应用最广泛的原料。

尽管今天已有大量的合成橡胶问世，但天然橡胶仍是一种任何合成橡胶不能取代的，具有综合的独特性能的材料，这些性能包括高撕裂强度，耐切割，耐磨和高弹性等。

虽然天然橡胶有许多优点，但也有缺陷而限制其使用，它们是低的耐热性和不耐许多的润滑剂。

同时，当这些材料失效时，常通过硫化复原而失效，可使应用它的场合产生污染和出现必须处理的问题。

由于上述原因，配料人员要想得到能耐热耐油的弹性体，不得不失去一些必要的弹性和撕裂性能，而现有的合成橡胶要获得天然橡胶这些必要的性能，就要花大成本甚至不能实现。

研究表明，采用亚硝基苯酚和双异氰酸酯作用制备的产物作为一种新型硫化剂，它被命名为“Novor”结果表明，随着Novor用量的减少，天然橡胶的耐热性增加，不足的是，Novor 用量的增加，撕裂性能、拉伸性能等变差，同时也降低了硫化速度，增加了生产成本。

关键词：天然橡胶耐热性能硫化剂NovorSummaryThe main content of the research around the heat resistance of natural rubber research started.Since the beginning of the rubber industry, is a natural rubber has been the most widely used raw materials. Although today there are a lot of the advent of synthetic rubber, natural rubber, but still a no no substitute for synthetic rubber, with the unique properties of composite materials, these properties include high tear strength, resistance to cutting, abrasion, and high flexibility. Although there are many advantages of natural rubber, but there are defects limit its use, they are low heat resistance and intolerance of many of the lubricant. Meanwhile, when the failure of these materials, often by curing the failure recovery, can apply it where pollution and there have to deal with. For these reasons, people want to get to the ingredients heat oil resistant elastomer, have to lose the necessary flexibility and tear resistance, and the existing natural rubber, synthetic rubber to obtain these necessary performance, it would take a large cost can not be achieved even . Studies have shown that the use of nitroso-phenol, and isocyanate dual role of the product prepared by a new type of curing agent as it was named "Novor" The results show that, with Novor reduce the amount of natural rubber increased heat resistance, less than the , Novor increased use, tear resistance, tensile properties and other deterioration, but also reduces the cure rate, increased production costs.Keywords:Natural Rubber Heat resistance Curing agent vul Novor目录第一章概述 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2课题研究意义及目的 (1)第二章原材料准备及试验设备 (2)2.1原材料的准备与称量 (2)2.1.1 天然橡胶的基本特性及来源 (2)2.1.2其它原材料的简介 (2)2.2试验设备及仪器 (3)第三章试验部分 (4)3.1橡胶配方基础 (4)3.1.1试验用基础配方 (5)3.2试验过程与工艺要求 (5)3.2.1试验工艺流程图 (5)3.2.2塑炼 (6)3.2.3混炼 (6)3.2.4硫化 (6)3.2.5试样的准备 (6)3.3试验方法及要求 (7)3.3.1 门尼粘度试验 (7)3.3.2硫化特性测定 (7)3.3.3冲击弹性 (7)3.3.4硬度 (8)3.3.5密度 (8)3.3.6阿克隆磨耗 (8)3.3.7拉伸性能 (9)3.3.8撕裂性能 (9)3.3.9热氧老化性能 (9)3.4橡胶物理机械性能测试 (9)第四章数据分析与讨论 (10)4.1数据分析 (10)4.2 讨论 (11)参考文献 (12)致谢 (12)第一章概述1.1课题研究背景自橡胶工业开始以来，天然橡胶一直是一种应用最广泛的原料。

天然橡胶的性能天然橡胶有什么成效天然橡胶的性能1.天然橡胶的化学性能天然橡胶是不饱和橡胶，容易与硫化剂发生硫化反应（构造化反应），与氧、臭氧发生氧化、裂解反应，卤素发生氯化、溴化反应，在催化剂和酸作用下发生环化反应等。

但由于天然橡胶是高分子化合物，所以它具有烯类有机化合物的反应特性，如反应速度慢，反应不完全、不均匀，同时具有多种化学反应并存的现象（如氧化裂解反应和构造化反应）等。

在天然橡胶的各类化学反应中，最重要的是氧化裂解反应和构造化反应。

前者是生胶开展塑炼加工的理论根底，也是橡胶老化的原因所在；后者则是生胶开展硫化加工制得硫化胶的理论依据。

而天然橡胶的氯化、环化、氢化等反应，则可应用于天然橡胶的改性方面。

2.天然橡胶具有优异的综合物理机械性能天然橡胶在常温下具有良好的弹性。

这是由于天然橡胶分子链在常温下呈无定形状态，分子链柔性的缘故。

其密度为0.913g/cm3，弹性模量为2-4Mpa，约为钢铁的三万分之一，而伸长率为钢铁的300倍，最大可达1000%，在0-100°C范围内，天然橡胶的回弹性可以到达50%-85%以上。

3.热性能天然橡胶常温为高弹性体，玻璃化温度为-72°C，受热后缓慢软化，在130-140°C开始流动，200°C左右开始分解，270°C剧烈分解。

天然橡胶具有很高的机械强度，分子构造规整性好，外力作用下可以发生结晶，为结晶橡胶，具有自补强性。

纯胶硫化胶的拉伸性能仅此于聚氨酯橡胶，可以到达17-25Mpa，经过炭黑补强后可到达25-35Mpa，300%定伸应力可以到达6-10Mpa，500%定伸应力为12Mpa以上，撕裂强度可以到达95kN/m，在高温（93°C）下强度损失为35%左右。

4.其他性能天然橡胶还具有很好的耐屈挠疲劳性能，纯胶硫化胶屈挠20万次以上才出现裂口。

其原因是滞后损失小，多次变形生热低。

耐磨性、耐寒性较好，具有良好的气密性，渗透系数为2.969*10-12H2（s . Pa）-1,同时具有良好的防水性、电绝缘性和绝热性。

天然橡胶材料的改性研究天然橡胶作为一种广泛应用的天然高分子材料，被广泛应用于轮胎、橡胶管、橡胶板等领域。

然而，天然橡胶的应用范围受到其性能限制。

在某些特殊环境下，例如高温、低温、极端环境等，天然橡胶材料的性能无法满足需求，因此改性研究成为了发展的热点。

一、环境友好型改性天然橡胶材料与环境友好型改性密切相关，其生产和应用过程中对环境产生的负面影响成为了制约其可持续发展的关键因素。

环境友好型改性的研究主要集中于改善天然橡胶材料的加工性能和机械性能，同时减少对环境的污染。

一种值得推广的改性方法是采用水性改性剂，其优点是绿色环保、无害无毒、易于处理等。

水性改性剂的应用可有效改善天然橡胶材料的加工性，提高材料的强度、耐磨性、减震性等性能。

二、改性增强型改性增强型指的是通过添加改性剂提高天然橡胶的机械性能，并增加其耐高温、耐低温、耐油污等性能。

目前研究人员普遍采用的方法是增强型改性剂的应用，将其加入天然橡胶材料中，从而提高材料的机械性能和耐久性。

增强型改性剂有机硅、纳米硅酸钙等。

其中，有机硅改性剂是一种广泛应用的改性剂，并且具有良好的特性，例如催化活性高、热稳定性好等，已经在医疗、食品和化妆品等领域得到广泛应用。

三、多功能型改性由于天然橡胶材料所具有的机械性能、耐磨性和耐热性等特征，其在制造工业中有着不可替代的作用。

但在某些特殊领域中，天然橡胶材料的性能要求更加严格，如医疗、生物学等领域需求弹性好、生物源性好的高性能天然橡胶。

天然橡胶材料的多功能型改性是一种值得研究的方向，其目的是应用于多种领域，满足不同行业对材料的特殊性能需求。

一种有效的改性方法是将多种改性剂混合使用，从而提高天然橡胶材料的多种性能，例如弹性、耐磨性、耐老化等。

综上所述，天然橡胶材料的改性研究是当今材料科学研究中的重要议题之一，主要抓住材料的性能改良和多功能化方向。

环境友好型改性、增强型改性和多功能型改性等是实现橡胶材料性能改良的有效途径。

天然橡胶的力学、超声、介电与物理性能王进，杨柳校译（株洲时代新材料科技股份有限公司，412007）摘要：通过超声频谱和电介质频谱研究了硬脂酸锌（ZnSt）对天然胶NR性能的影响。

加入ZnSt后，提高了胶料的断裂应力和模量，改善了胶料的力学性能。

根据2MHz实验条件下的超声测试结果表明，ZnSt对NR的纵向和横向超声速，弹性模量，硬化度等也有影响。

宽频介电松弛（0.01Hz－10MHz）表明，与白色填料相比，加入ZnSt提高了NR的弹性模量ε′，并且ZnSt可以在更高温度下在离子范畴作增塑剂。

关键词：天然胶，氧化锌，硬脂酸，硬脂酸锌，应力-应变，溶胀，SEM，超声，介电性天然胶（NR）由于具有优良的黏结性能、硫化后强度、高拉伸强度和抗裂纹扩展性能，在橡胶工业中占有独特的地位。

这些特征归因于NR在拉伸时迅速结晶的能力[1]。

NR主要由顺-1,4-聚异戊二烯和少量非橡胶成分，以及连接在高聚物链上的特征基团组成。

存在于聚合物中的长链脂肪酸及脂肪酸脂等非橡胶组分，使NR的物理机械性能得以增强。

人们也普遍认为这些化合物对天然胶的结晶行为有重大影响[2]。

为改善橡胶的性能，应加入某些助剂，如硫化促进剂，活化剂，防老剂和软化剂等。

生胶中填加少量添加剂，能够影响混炼胶的电性能，机械性能和超声性能。

另一方面，硫化促进剂，活化剂常用于硫化促进体系的活化以提高硫化速率，使硫化效率更高。

人们认为它们以某种方式与促进剂迅速反应形成配合物。

该配合物能更有效的活化混炼胶中的硫磺，所以提高了硫化速率，并且从硫化促进体系中得到最大硫化效率改善了产品质量。

引入离子基团可以使聚合物改性。

离子化聚合物，也被称为离聚物，在各种应用领域有着巨大的潜力。

离子化橡胶在一定环境条件下，表现出中到高的拉伸强度，撕裂强度和伸长率。

由于加热可以使离子交联，因此可以像热塑性塑料一样加工[3] 。

本实验的目的是系统研究NR在ZnO/脂肪酸（硬脂酸）或在不同浓度的ZnSt（脂肪酸盐）的条件下硫化时，NR的介电，超声，力学性能和流变行为。