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碳纳米管改性水泥基复合材料(碳纳米管增强复合材料)

碳纳米管改性水泥基复合材料(碳纳米管增强复合材料) 改性碳纳米管在不同补强填充体系氯丁橡胶中的应用

氯丁橡胶作为通用特种橡胶,不仅具有一般橡胶的良好物理性能,还具有耐候性、阻燃性、耐油性、耐化学腐蚀性等优良特性,因此在各种合成橡胶中占有特殊的地位。主要用于阻燃、粘合、耐介质、耐热、耐候、耐中等电等。如电线电缆、粘合剂、桥梁支架、阻燃输送带和风管、汽车零部件、涂料、防腐衬里等。

改性碳纳米管具有一些特殊的电学性质,这是由于大范围的离域&π;键,共轭效应显著。碳纳米管具有优异的导电性和电性能。理论上,其电导率取决于其管径和管壁的螺旋角。由于碳纳米管的增强特性,它的应用可以保证和改善复合材料的物理和机械性能。因此,改性碳纳米管被添加到氯丁橡胶中,试图改善其导电性,使π;可以在电子系统中更加自由的移动,适合生产一些需要优良导静电性能,可以在阻燃、耐候条件下使用的产品。

样品制备

橡胶的混炼过程如下:生胶稀通rarr添加加工助剂& rarr加入补强填料(分别为CaCO3、白炭黑、N330加塑化剂& rarr加入硫化剂和促进剂;稀炼、切匀,制得混炼胶。停放16 h,循环使用,用无转子硫化机(GT-M2000A,高速铁路科技有限公司)测试胶料在160℃下的硫化特性;用平板硫化机硫化样品,硫化条件为:温度160℃,压力10 MPa,时间t 90。

特性试验

所有物理机械性能均按最新国家标准测试;导热系数是测试硫化胶在25℃时的热扩散率和导热系数。

结果和讨论

改性碳纳米管含量对氯丁橡胶胶料硫化特性的影响

从表1中可以看出,MH-ML的差值随着改性CNTs用量的增加而增加,这表明碳纳米管的加入提高了氯丁橡胶胶料的硫化程度。t 90的变化规律不明显,但有逐渐升高的趋势,表明碳纳米管可能存在延迟硫化现象。

从表2可以看出,MH-ML的差值随着改性CNTs用量的增加而增加,这表明碳纳米管的加入提高了氯丁橡胶胶料的硫化程度。t 90的变化规律不明显。

从表3可以看出,随着改性碳纳米管用量的增加,MH-ML的差异变化不大,说明碳纳米管的加入对氯丁橡胶胶料的硫化程度没有明显的影响。T 90也没有明显的变化规律。

对物理和机械性能的影响

①对硬度和撕裂强度的影响

从图1中可以看出,随着碳纳米管含量的增加,三种补强填充体系下的硫化胶硬度都有增加的趋势,硬度大小顺序为:白炭黑>:炭黑>:碳酸钙。

从图2可以看出,随着CNTs含量的增加,二氧化硅和CaCO 3体系的撕裂强度逐渐增加,但在N330体系中变化趋势不明显。如果做二次线性拟合,可以看出有下降趋势。

②对拉伸强度、100%拉伸应力和断裂伸长率的影响。

从图3可以看出,随着碳纳米管含量的增加,拉伸强度趋于缓慢下降,但变化幅度较小,说明碳纳米管的加入对拉伸性能没有明显的影响。三种体系硫化胶的拉伸强度顺序为N330 >:白炭黑>:CaCO3 .

从图4可以看出,CNTs可以提高氯丁橡胶硫化胶的100%定伸应力,并且100%定伸应力随着其用量的增加而逐渐增大。其中,在N330补强体系下,CNTs用量为4 phr时有凸起,可能与配料和测试中的误差有关,但总体变化趋势是增加的。

从图5可以看出,随着改性碳纳米管含量的增加,各种补强填充体系下硫化胶的扯断伸长率基本不变。其中,CaCO 3体系和白炭黑体系硫化胶的扯断伸长率相近,N330体系硫化胶的扯断伸长率最小,明显低于其他两个体系。从图6可以看出,三种体系下CNTs含量对DIN磨损的影响基本相同,呈下降趋势。

对硫化胶电阻率的影响

从表4可以看出,在CaCO3体系下,添加0~3 phr CNTs的硫化胶的表面电阻率(ρ;s)和体积电阻率(ρ;v)变化小,规律不明显;当用量为4~5份时,&ρ;s、rhov明显下降。体系中二氧化硅的变化基本一致。据认为,添加的改性碳纳米管没有在氯丁橡胶中形成良好的导电通路。在N330系统中,其& rho和s体积电阻率比其它两种体系的小得多。说明炭黑在氯丁橡胶中的分散起到了很好的导电作用,但随着CNTs含量的增加,&ρ;S & rhov基本不变。

对硫化胶导热系数的影响

从表5可以看出,随着CNTs含量的增加,三种体系硫化胶的导热系数都有所提高,热扩散率和导热系数都逐渐增大。碳纳米管用量相同时,硫化胶的热扩散率顺序为N330 >:白炭黑>:CaCO 3 .二氧化硅增强体系的导热系数增加最快,其他两种体系的导热系数略有增加。

结论

随着改性碳纳米管数量的增加:

(1)MH-ML在1)CaCO3填充体系中的差异越来越大,t 90变化规律不明显,但有逐渐增大的趋势;在二氧化硅增强体系下,MH-ML差异呈增大趋势,t 90变化规律不明显;N330补强体系下,MH-ML的差异变化不大,t 90无明显变化规律。

(2)硫化胶的硬度有增加的趋势,硬度大小顺序为:二氧化硅>:炭黑>:碳酸钙。白炭黑和CaCO 3体系的撕裂强度逐渐增大,但在N330体系中变化趋势不明显。如果进行二次线性拟合,可以看出有下降趋势。

(3)抗拉强度下降缓慢,但变化不大。三种体系硫化胶的拉伸强度顺序为N330 >;白炭黑>:CaCO3;100%恒定拉伸应力逐渐增加。

(4)断裂伸长率基本不变。其中,CaCO 3体系和白炭黑体系硫化胶的扯断伸长率相近,N330体系硫化胶的扯断伸长率最小,明显低于其他两个体系。DIN磨损趋于减少。

(5)在CaCO _ 3体系中,加入0~3份碳纳米管的硫化胶的表面电阻率(ρ;s)和体积电阻率(ρ;v)变化小,规律不明显;当用量为4~5份时,&ρ;s、rhov明显下降。体系中二氧化硅的变化基本一致。在N330系统下,其& rho而s的体积电阻率比另外两个系统小得多,&ρ;S & rhov基本不变。

(6)热导率有所提高,热扩散率和热导率逐渐增大。相同碳纳米管含量的硫化胶热扩散率顺序为N330 >:白炭黑>:CaCO3 .二氧化硅增强体系的导热系数增加最快,其他两种体系的导热系数略有增加。

 
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