1。4。3  原位混合

此法指先在被填充物的内部将GO剥离,与传统的工序相反。此法一大好处是能够有效提升GO的层与层的距离,减少GO在被填充的胶料中的堆叠程度,得到GO在其中均匀分散的复合材料。但是大分子单体的聚合过程会受到混合的GO的影响,致使产物与反应过程不易控制。

Zhan等人[ ]利用NR乳液,在其中处理GO,通过原位法聚合得到GE/NR,测试发现其导电粒子体积分数阈值仅为0。62 vol%,表明其电传导能力非常出色。Lee等人[ ]混合了GE与ADI、PCL,混合均匀后利用此方法制得GE/ PU硫化胶。

1。4。4  乳液混合

GO有数目可观的极性基在其面与边缘,所以能在极性溶剂中均匀分散,但不易在有机溶液中均匀分布。借此我们可以把分散在极性溶剂中的GO与对应基体乳液倒在一起。此工艺流程因无有机溶剂的参与,故较之其他方法更为绿色环保,对环境的损伤大大降低。

Stanier等人[ ]选择此混合法制得GO/NR,并针对其粘弹性和力学性能等进行了测试探索。发现单片层的GO能够均匀分散于基体中,且当GO含量是1wt%时,材料杨氏模量有50%的幅度提升。Wang等人[ ]制取GO悬浮液后将其与XNBR胶乳共混制取GO/XNBR。测试得到GO在XNBR中体积分数能够达到1。2vol%,与此同时还可以发现在样品的截面处存在GO片层均匀分散,且并未观察到明显的团集现象。

1。5  GO/橡胶复合材料的性能

1。5。1  机械性能

机械性能体现了其使用潜力与应用领域,其往往被重点关注的,其影响因素是材料交联密度、填充物分散性等。并且材料的机械性能某种程度上反映了填料与基体间相互作用的有效程度。

Xing等[ ]利用改进后的乳液共混工艺制取GE/SBR硫化橡胶,发现此工艺得到的GE拥有SBR内部均匀分散的能力,并明显提升了机械性能。当GE含量为7份,材料的拉伸模量提高至原来的12倍,补强的结果和加入30份的CB及40份SiO2近似。

1。5。2  导热性能

橡胶是热不良导体,较低的热传导能力导致了其在使用过程中表面与深处的使用能力有较大的不同,对制品的成型、日常应用都具有较大副作用。GO具有相当出色的热传导能力,因而填充GO能够明显提升胶料的热传导能力。具有高热传导系数的橡胶在许多方面都有巨大的应用潜力,例如大型机械、电路等,是目前使用的旧材料的有效顶替者。

Wang等[21]得出了用溶液共混得到的GO/XNBR性能较之其他方法更出色的结论,其中填料用量达到1。6vol%,材料的导热能力连同扩散能力得到优化提升,两者各自能够达到未填充的XNBR的1。4和1。2倍。出现此现象是由于XNBR表面与GO表面之间有氢键作用,使得声阻抗减小,进一步使得热传导能力提升。

1。5。3  耐热性能

橡胶的热稳定性也是其关键性能之一,并对橡胶的应用前景有较大的影响,GO因特有构成致使自身受热易降解,但又因为它的平面构造可以抑制材料受热降解时生成的自由基移动,进而在一定程度上提升材料热稳定性,延迟降解。

Lian等[10]利用热重分析来对GO/IIR硫化胶的耐热性能进行测试,其中差热分析曲线的峰值即为分解最快时的温度(Tmax)。研究发现,填料用量愈多,Tmax愈高,当其含量为10wt%,Tmax提高11℃。说明IIR的耐热性能可以依靠填充填料来取得一定程度的优化。

1。5。4  阻隔性能

橡胶是机动车的基础性基体材料,因此橡胶被要求拥有出色的阻隔能力。但是质地刚度低、优良的形变恢复能力的胶料总是有相对充裕的自由体积,所以没有很好的防渗透能力,使用受到限制。GO由于是平面材料,平面尺寸与厚度的比值巨大,容易在胶料中构成较完整的网状,导致气体在其内部不容易移动的通道更崎岖,降低渗透性,从而提高阻隔性。

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