高岭土是一种典型的层状硅酸盐矿物。扫描电镜下，呈板片状，厚度为30～500纳米，直径为0.5～5微米。m是一种天然纳米材料，广泛应用于橡胶、塑料树脂等高分子复合材料中。
由于高岭土在自然界中形成的原因、年代和条件不同，不同产地高岭土的径厚比存在差异。本文以山东枣庄、广西北海、内蒙古孟茜、福建龙岩、陕西金洋、淮北薛娜和河北张家口的高岭土为原料，采用乳液共混法制备了丁苯橡胶复合材料，并用扫描电镜和动态力学分析仪对其径厚进行了对比研究。
1个测试零件(1)高岭土预处理
将高岭土原矿用浓度为20%的水打浆，调节pH = 9 ~ 9，高速分散2h，静置1h，虹吸高岭土悬浮液，在鼓风干燥箱中干燥，得到提纯的高岭土。将提纯后的高岭土、1mm锆球和去离子水按2:2:3的质量比混合，改性剂Si69的用量为高岭土质量的2%，调节pH值为10，用实验用多功能分散机以2000r/mm的速度研磨剥离2h，得到改性高岭土浆料。
(2)复合材料的制备
将高岭土改性悬浮液与丁苯胶乳按50填充份混合，低速搅拌30分钟，然后混合均匀。缓慢加入质量分数为2%的CaCl2溶液，直至乳液完全絮凝。絮凝的胶束用去离子水洗涤3次，并置于60℃的空气干燥箱中。c干燥至质量不变。将胶束在开炼机上薄通塑化10次，依次加入NS、ZnO、硬脂酸、bis-25、硫磺等化学品，混合均匀，三角包装3次，薄通3次，出料，按163℃静置24小时；C & timesT90 & times10MPa硫化成2mm的薄片，切成标准样品。
(3)测试和分析
采用冷场发射扫描电子显微镜(S4800)测试复合材料的截面形貌，成像电压为30kV。采用动态热机械分析仪(DMA242)测试复合材料的动态力学性能，拉伸模式，测试频率为10HZ，静态应变幅值为5%，动态应变幅值为0.25%，升温范围为-60~60℃，升温速率为3℃/min。
2结果和讨论
(1)微观形态
图1显示了来自不同产地的改性高岭土及其填充的SBR复合材料的横截面形态，其中图1(a)和图1(c)分别显示了ZZ和BH粉末的形态，图1(b)和图1(c)分别显示了ZZ和BH填充的SBR复合材料的横截面形态。从图1(b)和1(c)可以看出，ZZ的直径-厚度比明显大于BH的直径-厚度比。在开炼机剪切混炼过程中，由于前后辊筒线速度的不同而产生剪切力，将混炼胶挤拉混合均匀。在混炼过程中，宽度较小的高岭土在橡胶基体中的空位阻较小，因此更容易分散和相互隔离[(图1(b)]。而宽度较大的高岭土空间位阻较大，为空，高岭土颗粒之间容易发生碰撞，相互之间容易形成边对边的结构。原本是一个整体的橡胶基体，被空 [(图1(d)]分割成相对独立的单元。
(2)动态热力分析
图2显示了用来自不同地方的高岭土填充的SBR复合材料的储能模量。与纯丁苯橡胶(SBR-P)相比，高岭土填充复合材料的力学性能有很大提高。根据径厚比，高岭土大致可分为两类:孟茜、枣庄、金洋和薛娜，径厚比在5左右；北海、龙岩和张家口，径厚比在10左右。
从图中可以看出，在低温范围(-60~60℃)，除陈钠高岭土外，径厚比较小的高岭土(孟茜、枣庄和金洋)填充的SBR复合材料的储能模量较小。在高温范围内(040℃)，从放大的阴影区域可以看出，除张家口外，小径厚比高岭土(孟茜、枣庄、金洋、薛娜)填充丁苯橡胶的储能模量较小。可以看出，无论在高温还是低温下，高岭土/SBR复合材料的储能模量都有随高岭土径厚比增大而增大的趋势。
图3显示了用来自不同地方的高岭土填充的SBR复合材料的损耗模量。从图中可以看出，在低温范围(-60~60℃)，除陈钠高岭土外，径厚比较小的高岭土(孟茜、枣庄、金洋)填充的SBR复合材料损耗模量较小。在高温范围内(20~40℃)，从放大的阴影区域可以看出，除枣庄外，填充大径厚比高岭土(北海、龙岩、张家口)的SBR具有较高的储能模量。可以看出，无论在高温还是低温下，高岭土/SBR复合材料的损耗模量都有随着高岭土径厚比的增大而增大的趋势。(3)高岭土在橡胶中的分散形式
根据图1的分析，当径厚比较小时(以枣庄为例)，基质中高岭土相互接触较少，呈现& ldquo孤岛& rdquo分散形式[见图4(a)]。但当填充大径厚比的高岭土(以北海为例)时，其片状颗粒更容易相互接触，形成& ldquo连续型& rdquo的填料网络结构[见图4(b)]。两种不同的填料网络结构将导致不同的填料-橡胶分子相互作用模式。
当高岭土颗粒呈岛状分布时，它们相距甚远，橡胶分子链与高岭土之间只有两种形式的相互作用:单个橡胶分子链与高岭土片层多点连接；
分别连接两个片状颗粒的两个分子链交织在一起。
At & ldquo连续型& rdquo除了以上两种连接方式外，由于高岭土颗粒之间距离较近，还有另外两种作用。
分子链同时连接两个或两个以上相邻的高岭土颗粒；
接触形式的连续高岭土板状颗粒& ldquo卡类型& rdquo结构，将局部的橡胶分子链分割并包围起来，这部分橡胶分子链的运动被限制在很小的区域内。
值得强调的是，，，和三种作用方式只能形成粘结胶，而只有D的橡胶-填料作用方式才能同时形成粘结胶和固位胶。因此，& ldquo连续型& rdquo高岭土网络结构的比例& ldquo孤岛& rdquo填料的分散形式具有更好的增强效果。
橡胶的损耗模量主要来源于内部构件的摩擦，包括橡胶-橡胶摩擦、橡胶-填料摩擦和填料-填料摩擦。在SBR-P中，只有橡胶-橡胶分子链摩擦。
填充小径厚比高岭土时，由于其& ldquo孤岛& rdquo填料是分散的，填料彼此不接触，复合材料中存在橡胶-橡胶和橡胶-填料摩擦。
当填充大径厚比的高岭土时，填料相互接触形成& ldquo连续型& rdquo上述三种摩擦生热都存在于填料和复合材料中。因此，高岭土/SBR复合材料的损耗模量随着高岭土径厚比的增大而增大。
钠高岭土平均直径较小(0.4微米；m)，但其填充的SBR复合材料仍具有较高的储能模量和损耗模量。这是因为钦奈高岭土的厚度是7种不同产地高岭土中最低的，只有0.07 & mum .相同填充分数下，钦奈高岭土的颗粒数更多。随着复合材料单位体积中填料粒子的增加，小径厚比的高岭土仍能形成良好的& ldquo连续型& rdquo填料网络导致复合材料的储能模量和损耗模量增加。
3结论
(1)复合材料中容易形成大径厚比的高岭土& ldquo连续型& rdquo直径和厚度较小的高岭土分散网络趋于& ldquo孤岛& rdquo分散了。
(2)高岭土出现& ldquo连续型& rdquo分散后，橡胶分子链的运动受到更好的限制，因此SBR复合材料具有更好的储能模量。
(3)大径厚比高岭土；连续型& rdquo网络中的填料-填料摩擦模式导致复合材料的损耗模量较高。
