不同氧化程度石墨烯/丁苯橡胶/羧基丁腈橡胶复合材料的制备及表征文献综述

 2022-11-12 19:04:13

文献综述

无论国内外,在GO对橡胶的填充方面都有所研究。

不同于GE的是,GO表面和边缘有大量的含氧基团(羟基,羧基,环氧基和醛基等),不需要改性,就可以与一些带有官能团的橡胶基体反应从而有效结合,产生的填充橡胶某些性能得到改善或者得到某种性能。

国内外对GO填充除羧基丁腈橡胶(XNBR)和丁苯橡胶(SBR)的研究如下:

2.1 国内外对GO填充极性橡胶的研究

2.1.1 普通的极性橡胶

Wang等人[5]将GO-二甲基甲酰胺(DMF)悬浮液加入丁腈橡胶(NBR)-丙酮中,通过溶液共混法制备了GO/NBR纳米复合材料。扫描电子显微镜(SEM)表明GO均匀分散于NBR基体中,没有明显的团聚;GO能显著提高NBR的磨耗性能。

Zhang等人[6]通过溶液法,制备了GO/氢化的羧化丁腈橡胶(HXNBR)硫化胶,结果表明GO能显著提高HXNBR的力学性能和玻璃化转变温度,含有0.44vol.%GO的HXNBR复合材料Tg从纯橡胶的-23.2℃增至-21.5℃,拉伸强度和伸长率为200%时模量(M200)分别增长了50%和100%。

Guo等人[7]报道了胶乳共混法制备GO/丁吡胶乳(VPR)复合材料,研究了GO在橡胶基体中的分散及其对力学性能的影响。结果表明,GO与VPR之间形成了氢键,有效提高了橡胶的力学性能。实验发现:向VPR中加入3.6vol.%GO前后,Tg增大为原来的21倍,橡胶模量增大为原来的7.5倍,拉伸强度则变为原来的3.5倍。

Nab等人[8]通过溶液共混法,制备了氧化石墨烯/NBR复合材料,研究了氧化石墨烯对NBR的补强性能。研究结果表明,含有4份氧化石墨烯时,NBR的拉伸强度提高了23%,电阻提高了41%。

除了用GO直接填充极性橡胶外,还可以用其他物质对GO进行修饰再填充橡胶从而获得更加优良的填料分散程度和更高的橡胶复合材料力学性能。

Xiong等人[9]也研究了离子液体改性GO对溴化丁基橡胶(BIIR)导热性能和热稳定性能的影响,XRD揭示离子液体成功插进了GO层间,增大了GO的剥离度,便于其在基体中分散,材料的热稳定性和热分解活化能显著提高,含4wt.%GO-ILs的复合材料导热性增大了1.3倍。

2.1.2 特殊的极性橡胶

GO作为一个有效的补强剂,正在对橡胶-填料复合材料的应用产生深远的影响。GO上的含氧基团具有极性,因而可以与极性橡胶填料强力的结合在一起。而橡胶中的羧化丁腈橡胶(XNBR)就是一种极性的弹性体,它的羧基可以与橡胶中的含氧基团形成氢键从而紧密地连在一起,对橡胶的力学和热学性能的提升有很大益处。

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