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公司基本資料信息
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納米鉿粉 http://www.shcbnano.com/a/chanpinzhanshi/taocifamen/67.html
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改性納米氮化硅在三元乙丙橡膠中的應(yīng)用研究
實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯扛男约{米Si3N4陶瓷粉體在EPDM中的應(yīng)用性能。納米Si3N4陶瓷粉體具有耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好,耐磨損,導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn),但納米Si3N4粉體具有高的表面能,一般不與聚合物相容,在聚合物中的分散性不好。為了使納米Si3N4粉體能夠均勻地分散在橡膠中并與橡膠具有良好的相容性,對(duì)納米Si3N4進(jìn)行表面改性。在EPDM中加入改性后納米Si3N4,能夠提高EPDM的綜合力學(xué)性能,延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。此次采用實(shí)驗(yàn)室自制的大分子偶聯(lián)劑(BA-MAA-AN三元共聚物)對(duì)納米Si3N4進(jìn)行表面包覆處理,優(yōu)化Si3N4使用比例,設(shè)計(jì)EPDM制品的最佳配方與工藝。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備
三元乙丙橡膠(EPDM),金華星馬塑膠有限公司產(chǎn)品;納米Si3N4(平均粒徑20nm),上海超威納米科技有限公司;大分子偶聯(lián)劑,實(shí)驗(yàn)室自制產(chǎn)品;其它均為市場(chǎng)常用產(chǎn)品。
TEM為日本TEOL公司生產(chǎn)的JEM-100SX型透射電子顯微鏡;密煉機(jī)K1 MK4,法萊爾公司產(chǎn)品;平板硫化機(jī),型號(hào):QLB-350×350×2,上海第一橡膠廠產(chǎn)品;DXLL-10000型電子拉力試驗(yàn)機(jī),上海化工設(shè)備有限公司產(chǎn)品;LX-A型硬度儀,上海六中量?jī)x器廠產(chǎn)品。
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1.2 基本配方及納米Si3N4/EPDM復(fù)合材料試樣的制備
基本配方(質(zhì)量份phr):EPDM 140;炭黑(N115)100;ZnO 5;硬脂酸1.0;防老劑RD 2.0;促進(jìn)劑2.0;軟化劑25;硫化劑0.75;納米氮化硅和改性納米氮化硅(為變量)0-2.0。
改性后納米Si3N4和EPDM在密煉機(jī)上混煉制得母煉膠,其它按照正常的混煉加料順序進(jìn)行。硫化條件為180℃×6min。
1.3 性能測(cè)試
硫化膠各項(xiàng)力學(xué)性能按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。2 結(jié)果與討論
2.1 TEM分析
取未處理的納米Si3N4粉體和用大分子表面處理后球磨過篩的納米Si3N4粉體,溶解在丙酮溶劑中,用透射電子顯微鏡對(duì)其進(jìn)行觀察。圖1(略)是未處理的粉體和用7.5%(大分子表面處理劑與納米Si3N4質(zhì)量比百分?jǐn)?shù))的大分子表面處理劑處理后的納米Si3N4粉體TEM照片(放大2萬(wàn)倍),處理前納米粉末有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象,而處理后的納米粉末在丙酮中分散均勻,團(tuán)聚現(xiàn)象明顯降低。說明用大分子處理劑處理后,由于大分子的極性鍵與Si3N4粉末表面的羥基或懸鍵之間容易發(fā)生物理鍵合或化學(xué)鍵合而包覆在納米顆粒的表面,連接在納米粉體末表面的大分子處理劑的分子鏈產(chǎn)生了互斥作用和空間位阻作用,所以可以降低納米顆粒的表面能,阻隔了顆粒之間的團(tuán)聚。
2.2 力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果
表1 納米Si3N4/EPDM復(fù)合材料的機(jī)械性能
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改性綱米Si3N4用量(phr) |
邵A硬度 |
拉伸強(qiáng)度(MPa) |
斷裂伸長(zhǎng)率(%) |
撕裂強(qiáng)度(MPa) |
0 |
63 |
21.2 哪里有賣_納米鉿粉價(jià)格 |
672 |
12.5 |
0.3 |
64 |
19.2 |
666 |
13.7 |
0.6 |
63 哪里有賣_納米鉿粉價(jià)格 |
19.1 |
684 |
13.8 |
1.0 |
65 |
20.4 |
680 |
13.8 |
1.5 哪里有賣_納米鉿粉價(jià)格 |
65 |
21.4 |
680 |
14.4 |
2.0 |
66 |
20.6 |
686 |
14.1 哪里有賣_納米鉿粉價(jià)格 |
3.0 |
67 |
19.8 |
655 |
12.7 |
表1是改性Si3N4/EPDM復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果。從數(shù)據(jù)可見,納米Si3N4的加入,對(duì)EPDM膠料的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都有明顯的提高,說明納米Si3N4作為補(bǔ)強(qiáng)材料,對(duì)EPDM橡膠起到了很好的增強(qiáng)增韌作用,也證明大分子偶聯(lián)劑在納米粒子和橡膠基體之間起到了很好的化學(xué)連接作用,使得納米粒子和橡膠基體之間結(jié)合起來,從而發(fā)揮納米Si3N4的優(yōu)異性能,提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
當(dāng)表面處理后的納米Si3N4用量增加到1.5份以上時(shí),一方面,由于粒子過于接近,銀紋會(huì)組合成大的裂紋使復(fù)合材料力學(xué)性能下降。另一方面,由于粒子數(shù)目增多后,分散更加困難,容易產(chǎn)生粒子團(tuán)聚現(xiàn)象,由于團(tuán)聚粒子表面缺陷會(huì)使基體橡膠損傷而產(chǎn)生應(yīng)力集中。另外,當(dāng)外力作用時(shí),團(tuán)聚粒子相互滑移,從而使復(fù)合體系綜合性能變劣。從提高復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能來看,處理后的納米Si3N4用量為1.5份時(shí)最好。
2.3 改性納米Si3N4/EPDM復(fù)合材料耐磨性及膠管的動(dòng)態(tài)耐久性對(duì)比試驗(yàn)
表2 性納米Si3N4/EPDM合材料耐磨性及膠管的動(dòng)態(tài)耐久性比較
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項(xiàng)目 |
改性納米Si-3N4用量(phr) |
|||
0 |
1 |
1.5 |
3.0 |
|
摩擦次數(shù)(萬(wàn)次) |
8 哪里有賣_納米鉿粉價(jià)格 |
63 |
138 |
33 |
破裂時(shí)間(小時(shí)) |
12 |
98 |
216 |
51 |
阿克隆磨耗量*(g) 哪里有賣_納米鉿粉價(jià)格 |
0.2003 |
0.1228 |
0.0694 |
0.1158 |
*注:JSK-b264標(biāo)準(zhǔn),44.1N,15°1000轉(zhuǎn)
通過對(duì)比試驗(yàn),從表2中可以看出加入改性納米Si3N4的EPDM橡膠管的動(dòng)態(tài)耐久性能均有不同程度的提高。與不加改性納米Si3N4產(chǎn)品相比,加入1.5份納米Si3N4的EPDM橡膠管動(dòng)態(tài)耐久性提高達(dá)十幾倍之多。另外,加入改性納米Si3N4的EPDM復(fù)合材料的耐磨性能均比未加樣有所提高,尤其加入1.5份改性納米Si3N4的EPDM復(fù)合材料的阿克隆磨耗量從0.2003g降至0.0694g。所以,可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論加入1.5份改性納米Si3N4后,對(duì)改善產(chǎn)品的耐磨性、耐久性和提高橡膠管的使用壽命效果最好。
3 結(jié)論
(1)TEM觀測(cè)表明,用大分子表面處理劑處理納米Si3N4粉體后,納米Si3N4粉體在有機(jī)溶劑中分散均勻,納米顆粒粒徑減小,明顯阻止了納米顆粒的團(tuán)聚。
(2)在EPDM中添加用大分子偶聯(lián)劑處理的納米Si3N4,在一定程度上提高了EPDM的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能,其中添加1.5份改性納米Si3N4的EPDM綜合力學(xué)性能效果最佳。
(3)在EPDM中添加用大分子偶聯(lián)劑處理的納米Si3N4,EPDM的耐磨性及膠管的動(dòng)態(tài)耐久性明顯提高,其中添加1.5份改性納米Si3N4的耐磨性及膠管的動(dòng)態(tài)耐久性能最優(yōu)異。