橡胶纳米复合材料在橡胶制品中的应用

橡胶材料在航空制品中的应用航空业是人们日常出行中必不可少的一种交通方式，因其速度快，距离远，也是现代社会各领域之间紧密联系的枢纽。

在航空制品中，橡胶材料起着重要作用。

从起落架到飞机座椅，从避震系统到紧急压缩气瓶，橡胶材料的应用范围极广。

那么，橡胶材料为什么能在航空制品中大显身手呢？接下来，我们将深入探讨这个话题。

一、橡胶材料在飞机座椅中的应用在航空飞行过程中，乘客的舒适度是重中之重，而在座椅的设计方面，橡胶材料发挥着不可替代的作用。

橡胶材料的优良弹性和柔韧性使其成为航空座椅中的重要材料。

例如，座椅背板、座垫表面和靠背都可以采用橡胶材料，以提供乘客更舒适的乘坐体验。

此外，橡胶材料的耐磨性和强韧性也为这些座椅带来了更长的使用寿命。

为了满足航空公司对座椅配置的个性化需求，橡胶材料还可以通过多种加工方式，如橡胶成型、胶粘、涂覆等加工工艺实现多样的外观和手感。

二、橡胶材料在避震系统中的应用飞机避震系统包括了多种橡胶材料，例如隔振器和减震器。

隔振器是一种被用来吸收飞机振动的橡胶材料，可以减少飞机在起飞、着陆和飞行过程中的噪音和震动，降低乘客的身体疲劳。

减震器是由橡胶和金属制成的复合材料，其主要作用是减缓飞机着陆时的冲击力。

在飞机避震系统中，橡胶材料的功效不只是舒适性，还可以增强飞机的耐久性和可靠性。

随着飞机的不断升级，橡胶材料的发展也在不断创新。

例如，新型的橡胶材料可以将更多的振动吸收、更有效地减少机体挤压变形、更具防锈性和耐腐性等诸多优点。

三、橡胶材料在紧急压缩气瓶中的应用在飞行中，出现某些意外情况时，飞机氧气系统扮演着至关重要的角色。

而橡胶材料则有助于氧气系统正常运行。

紧急压缩气瓶是一个充满氧气的设备，当飞机失压时，紧急压缩气瓶就会为驾驶舱和乘客舱提供氧气供应。

而橡胶材料则是隔离和保护氧气系统的必要元件。

紧急压缩气瓶使用高弹性、高可靠性的橡胶材料，以确保其在高水平的压力下可以有效地密封和保护氧气系统，并避免泄漏。

广 东 化 工 2021年第16期· 140· www.gdchem.com 第48卷总第450期

纳米复合材料的环境安全性研究进展

唐娟娟(同济大学环境科学与工程学院，上海200092)

[摘 要]纳米复合材料作为纳米材料在实际生产应用中的重要延伸，在高新材料生产、医疗设备革新和建筑材料研发等领域均被广泛应用，在应用过程中纳米材料从基体释放导致其流入环境产生安全性问题。目前对纳米复合材料的安全性研究主要包括两方面：一是纳米复合材料在环境中的迁移转化过程研究；二是纳米复合材料环境迁移转化产物对生物的毒性效应研究。[关键词]纳米复合材料；环境转化；纳米材料；环境安全性；毒性[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)16-0140-01

Progress in Environmental Safety of NanocompositesTang Juanjuan(College of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Abstract: Nanocomposites, as an important extension of nanomaterials inpractical production applications, are widely used in the fields of high-tech materials production, medical equipment innovation and construction materials research, etc. The release of nanomaterials from the matrix in the application process leads to their inflow into the environment and creates safety problems. The current research on the safety of nanocomposites mainly includes two aspects: first, the study of the migration and transformation process of nanocomposites in the environment; second, the study of the toxic effects of the environmental migration and transformation products of nanocomposites on organisms.Keywords: nanocomposites；migration transformation；nanomaterials；environmental safety；toxicity

纳米材料在塑料和化工生产中的应用纳米材料广义上是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或者由该尺度范围的物质为基本结构单元所构成的材料的总称。

由于纳米尺寸的物质具有与宏观物质所迥异的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应，因而纳米材料具有异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等性能。

纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。

80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。

它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。

纳米材料的应用前景十分广阔。

近年来，它在塑料和化工生产领域也起到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。

塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。

一、纳米材料在塑料生产中的应用1、二氧化硅在热塑性塑料中的应用热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，如聚乙烯、聚丙烯等。

热塑性塑料应用广泛，往往通过添加无机颗粒降低塑料制品的成本，同时还可以将颗粒超微细技术和表面改性技术应用到塑料中，对通用塑料还能起到增强增韧性和功能化的作用。

传统的对塑料增韧的方法是在基体中加入橡胶类物质，该法虽然使材料的韧性大幅度提高，但同时也使材料的强度及加工性能等大幅度下降。

气相法白炭黑增韧塑料的增韧原理是无机刚性粒子增韧，它被添加到塑料中后，可以在不削弱材料刚性的前提下提高材料的韧性，甚至还能提高材料的刚性。

Mouzheng Fu等在EV A中添加一定量的气相二氧化硅可以明显地提高限氧指（LOI），并且可以在保持UL-94测试为V-0级时，减少氢氧化镁的添加量。

通过锥形量热仪（CCT）数据表明气相二氧化硅的添加不仅可以大幅度的减少热释率和失重率，而且可以抑制EV A/MH共混体在燃烧时的烟释放率。

通过在EV A/MH共混体中添加气相二氧化硅并且减少总的填充量，在阻燃性能不变的情况下，其断裂伸长率可以提高一倍。

纳米技术在汽车中的应用——着重在轮胎（橡胶）中的应用班级：Y063101 姓名：韩浩学号：Y06310115 学院：机械工程学院摘要：由于纳米材料具有微粒尺寸小、表面积大、透光性好、抗紫外线、抗老化、高强度和韧性等特殊性能,因此随着纳米材料的研制和开发,纳米技术将在汽车工业多个领域中得到广泛应用,并将逐步改善或替代传统产品。

关键词：【纳米】【技术】【汽车】【轮胎】【应用】概况：早在１９５９年，著名物理学家、诺贝尔奖金获得者理查德·费曼预言，“人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品。

”今天，费曼这个预言已经开始实现，这就是现在风靡全球的纳米技术。

纳米是一个计量单位。

人们熟知的１米＝１０００毫米，而１毫米＝１００００００纳米（一百万纳米），也就是说，１纳米＝１／１００００００毫米（百万分之一毫米），这么微小再微小的空间，实际上就是组成物质的基本单位，原子和分子的空间。

自从８０年代初发明了电子扫描隧道显微镜后，世界就诞生了一门以纳米作单位的微观世界研究学科——纳米科学，在１００纳米以下的微小结构中对物质进行研究处理的技术则称为纳米技术。

进入９０年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学、纳米生物学等等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。

1.纳米汽油在汽车上的应用利用纳米技术研制开发的汽油乳化剂，能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧。

使用时，只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可使用。

交通部汽车运输节能技术检测中心专家试验后认为，汽油在加入该微乳化剂后，可降低机车油耗10%-20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物（浮碳、碳氢化合物等）排放降低50%-80%，还可清洗积炭、提高汽油的综合性能、节约能源及减少污染。

2.纳米材料在汽车润滑剂中的应用汽车润滑油中加入减摩剂可提高其抗摩性能、减少摩擦阻力和延长机件的使用寿命。

纳米材料在化工生产中的应用纳米材料的结构由表面(界面)结构组元构成，粒径介于原子团簇与常规粉体之间，一般不超过100nm，与电子的德布罗意波长相当。

粒径越小的纳米材料，其界面组元的比值越高，低动量电子散射量越大。

纳米材料的界面组元中含有相当量的不饱和配位键、端键及悬键。

由于不同的纳米材料各具独特效应，如界面效应、小尺寸效应＼量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等，进而导致在声、光、电、磁、热、化学作用及力场下，呈现各自不同的特异性能。

纳米材料所具有的独特的物理和化学性质，使人们对它给予了极大的关注。

纳米材料的应用前景十分广阔。

近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。

一、催化方面的应用催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。

大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。

纳米粒子由于粒径小，比表面大，故表面活性中心数量多，其催化活性和选择性会加大，产物收率会增高。

纳米粒子作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。

纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。

半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。

例如纳米TiO2，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。

Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。

纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。

用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。

ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2008年第48卷第12期2008,V o l .48,N o .12w 17h ttp : qhxbw .ch inaj ournal.net .cn 碳纳米管 粉末丁苯橡胶复合材料改性聚丙烯周湘文1,2,　熊国平2,　朱跃峰2,　梁　吉2,　董建令1,　于溯源1(1.清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084;2.清华大学机械工程系,先进成形制造教育部重点实验室,北京100084)收稿日期:2007209203基金项目:国家自然科学基金资助项目(10332020)作者简介:周湘文(1979—),男(汉),湖南,博士后。

E 2m ail :xiangw en @tsinghua .edu .cn摘　要:为获得性能优良的复合材料,利用辐射交联和喷雾干燥法,制备全硫化交联碳纳米管(CN T s ) 粉末丁苯橡胶(SBR )复合材料,用熔融共混法对聚丙烯进行三元体系改性。

结果表明:当SBR 、CN T s 和苯甲酸钠(相对于纯PP 的质量)用量分别为15%、2%和2%时,改性后PP 的冲击韧性提高了120%,拉伸强度提高了6%,扯断伸长率提高了55%,弯曲强度提高了20%。

关键词:聚丙烯;碳纳米管;粉末丁苯橡胶;冲击韧性中图分类号:TB 33;TQ 316.6;TQ 317.3文献标识码:A 文章编号:100020054(2008)1222096204Polypropylene co m posites hav i ng carbon nanotubes and powder styrene -butad ienerubberZH OU Xia ngw e n 1,2,XI O NG Guop ing 2,ZHU Yuefeng 2,L I A NG J i 2,DONG J ia nling 1,Y U S uyua n 1(1.I n stitute of Nuclear and New Energy Technology ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na ;2.Key Laboratory for Advanced M ater i als Processi ng Technology of M i n istry of Education ,D epart men t of M echan ical Engi neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na )Abstract :V ulcanizedcarbon nano tubes (CN T s )andstyrene 2butadiene rubber (SBR )compo site pow ders w ere added to po lyp ropylene (PP )using the m elting m ixing m ethod to obtain modified compo sites w ith better p roperties .T he pow ders w erecro ss 2linked using electron beam radiati on and p repared using sp ray drying .T est results show that w ith an SBR loading (m ass fracti on to pure PP )of 15%,CN T s loading of 2%,and sodium benzoate loading of 2%,the i m pact strength is i m p roved by 120%,tensile strength is i m p roved by 6%,elongati on at break is i m p roved by 55%,and flexural strength of the modified PP is i m p roved by 20%,compared w ith pure PP.Key words :po lyp ropylene;carbonnano tubes;pow derstyrene 2butadiene rubber;i m pact toughness聚丙烯(po ly p rop ylene ,PP )具有较好的综合性能,但是冲击韧性较差,因此需要对PP 进行改性增韧。

NR与SBR并用的研究进展及其应用1. 前言NR的结构特点及其应用通常我们所说的天然橡胶，是指从巴西橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物。

天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,分子式是（C5H8）n,其橡胶烃（聚异戊二烯）含量在90％以上，还含有少量的蛋白质、脂肪酸、糖分及灰分等。

由于天然橡胶的分子链中含有不饱和双键，所以天然橡胶是一种化学反应活性较强的物质，光、热、臭氧、辐射、屈挠变形和铜、锰等金属都能促进橡胶的老化，不耐老化是天然橡胶的致命弱点；但是，添加了防老剂的天然橡胶，有时在阳光下曝晒两个月依然看不出多大变化，在仓库内贮存三年后仍可以照常使用。

天然橡胶有较好的耐碱性能，但不耐浓强酸。

由于天然橡胶是非极性橡胶，只能耐一些极性溶剂，而在非极性溶剂中则溶胀，因此，其耐油性和耐溶剂性很差，一般说来，烃、卤代烃、二硫化碳、醚、高级酮和高级脂肪酸对天然橡胶均有溶解作用，但其溶解度则受塑炼程度的影响，而低级酮、低级酯及醇类对天然橡胶则是非溶剂。

天然橡胶在常温下具有较高的弹性，稍带塑性，具有非常好的机械强度，滞后损失小，在多次变形时生热低，因此其耐屈挠性也很好，并且因为是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好。

由于天然橡胶具有上述一系列物理化学特性，尤其是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，并且经过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、耐寒、耐压、耐磨等宝贵性质，所以天然橡胶具有广泛的用途。

例如日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松紧带；医疗卫生行业所用的外科医生手套、输血管、避孕套；交通运输上使用的各种轮胎；工业上使用的传送带、运输带、耐酸和耐碱手套；农业上使用的排灌胶管、氨水袋；气象测量用的探空气球；科学试验用的密封、防震设备；国防上使用的飞机、坦克、大炮、防毒面具；甚至连火箭、人造地球卫星和宇宙飞船等高精尖科学技术产品都离不开天然橡胶。

目前，世界上部分或完全用天然橡胶制成的物品已达7万种以上(1)。

石墨烯橡胶复合材料的性能一、机械性能石墨烯拉伸强度高达130GPa、杨氏模量约为1.01TPa，为目前最硬、强度最高的材料；此外，它还拥有超高的比表面积（约为2630m2/g），比传统石墨高100～500倍，石墨烯的径厚比约为400，比炭黑的高40～80倍，添加少量石墨烯就能明显提升橡胶复合材料性能，这对于石墨烯改性纳米复合材料的应用大有裨益。

Araby等将结构完整的、厚度为3.56nm的石墨烯片通过机械共混法混入EPDM 橡胶中制备出了纳米复合材料。

当GNPs填量为26.7%（体积分数）时，复合材料的杨氏模量、拉伸强度和撕裂强度分别增大了710%、404%和270%。

Gan等利用溶液混合法制备了硅橡胶（SR）/氧化石墨烯纳米复合材料。

结果表明：GO片能够均匀地分散在SR基体中，同时纳米复合材料的热性能和机械性能得到增大。

同时还发现，将不同乙烯基浓度的SR共混使用制备的GO填充纳米复合材料的机械性能均比单一乙烯基浓度的SR纳米复合材料高。

二、疲劳性能橡胶制品在轮胎、高速机车、航空航天等领域服役时，常处于周期动态负载状态，而制品疲劳寿命很大程度上取决于橡胶材料的疲劳断裂性能。

因此，为了保证橡胶制品使用时的安全性、可靠性和长寿命，改善橡胶材料的动态疲劳特性具有重要的意义。

Mahmoud等研究了GNPs对NBR橡胶“循环疲劳—滞后”性能影响。

累计损伤可用耗散的能量LDE（Loading path Disspated Energy）来表示，LDE随周期性应力—应变循环次数的变化情况见图4-6。

研究表明，随着GNPs填量增多，体系中GNPs总表面积增大，GNPs与橡胶基体之间的摩擦作用更强，结果循环过程中复合材料的能量耗散增多，滞后效应更明显，损伤速率加快；且随着循环次数增多，GNPs的结构发生破坏；在经历初次十个疲劳循环后，纳米复合材料的LDE 速率增大到了临界值，此后随着循环次数增大，累积损伤速率变化很小，纳米复合材料的损伤耗散能量降低。

橡胶的纳米增强技术与理论作者：(张立群北京化工大学教育部纳米材料重点实验室，中国北京 100029；贾德民华南理工大学材料科学与工程学院，中国广州 510641)摘要：橡胶的纳米增强的历史已经很长了。

本文综述了各种纳米粉体增强橡胶、溶胶-凝胶法二氧化硅原位增强橡胶、不饱合羧酸金属盐原位增强橡胶、金属氧化物交联羧基橡胶、嵌段型热塑性弹性体、层状硅酸盐纳米增强橡胶、纳米纤维增强橡胶、木质素纳米增强橡胶、碳纳米管增强橡胶、笼型硅氧烷齐聚物增强橡胶、淀粉增强橡胶等各种橡胶基体的纳米复合材料的研究状况。

包括纳米分散技术和纳米相形成技术，纳米复合材料的物理机械性能和功能性能，预期和潜在的工业应用前景，发展的思路等。

分析认为，填料纳米化是其对橡胶产生高效增强(模量和强度)和保证复合材料的功能性能与力学性能兼顾的重要手段，甚至是必要手段；基于动态性能和弹性的考虑，纳米复合材料的界面强化仍然是十分重要的；纳米化是开发新型增强剂时必须具备的结构要求。

最后，也提出了一些理论与实际问题。

关键词：橡胶；纳米复合材料；增强1 纳米增强是橡胶高效增强的必要条件不同于高结晶度或玻璃化温度很高的塑料，橡胶的自由体积较大，分子间作用力小，缺乏结晶能力，因而就综合性能(包括强伸、硬度、耐磨、疲劳等)而言，绝大多数橡胶不经过补强是无法应用的。

从加工的角度看，纯胶制品由于橡胶的高弹性也是很难制造的，一般只能通过液态成型方式或限于结构简单的制品。

自从橡胶在工业中开始应用，人们就一直致力于橡胶增强模式及机理的研究和相关技术的开发。

从氧化锌的使用到炭黑的发现，再到各种各样的填充补强剂和补强技术的开发应用，可以说，寻找高效、简便、经济的增强方式和增强剂历来是橡胶科学研究的重点和热点，橡胶增强的研究是橡胶工业、技术和科学的一个重要课题。

炭黑和白炭黑为橡胶工业的发展和繁荣做出了巨大的贡献，特别是前者。

炭黑和白炭黑为什么具有远超于一般微米级填料的增强作用呢？经过多年的努力，一些朴素和普适的论点被提出，很好地解释了大量的现象，得到国内外橡胶科学与工业界的认同。