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水滑石(层状双金属氢氧化物,Layered Double Hydroxides,简称LDHs)是一种大面厚比、结构可调控的无机片层材料。水滑石在许多领域都具有应用前景,与高聚物复合制备复合材料更是备受关注。环氧天然橡胶(ENR)具有良好的气密性和力学性能,可作为理想的轮胎气密层材料。本文利用水滑石的独特几何效应,将LDHs、ENR和丁苯橡胶(SBR)共混制备高性能的气体阻隔材料,细致探讨了各组分用量(包括改性水滑石)、制备工艺与复合材料性能间的关系。第一部分工作:首先,制备了不同环氧度的ENR,对比了不同环氧度ENR的基础性能。结果表明:环氧度高的ENR力学性能和气密性能好。然后,选择了 30%环氧度的ENR与SBR进行并用,发现当SBR与ENR并用比为60:40时,SBR/ENR并用胶的性能最佳。探讨了 ENR和SBR的相容性问题,结果表明,未加增容剂时复合材料相容性较差,相界面明显;加入增容剂(酚醛树脂SL1801)后相容性有所改善,并提升了复合材料的机械性能、气密性能以及耐屈挠性能等。第二部分工作:以水滑石(LDHs)作为填料,制备了 LDHs/ENR/SBR复合材料,结果发现加入5份LDHs时,复合材料具有优异的力学性能、耐屈挠性能以及气密性能。LDHs以干粉的形式加入并用胶中分散不均匀易团聚,因此从三个方面探究了不同加工方式对LDHs分散情况和复合材料性能的影响,包括:(1)LDHs、ENR、SBR三者混炼顺序;(2)对比乳液絮凝法和干粉法制备的LDHs/SBR母胶;(3)复合材料中LDHs片层的取向。因ENR的极性官能和LDHs上氢氧根之间的相互作用,三者混炼顺序对LDHs在ENR和SBR中分布并无影响。乳液絮凝法有助于LDHs均匀分散在橡胶基体中,制备的复合材料具有更好的性能。通过开炼机薄通的方法,能够使LDHs沿压延方向产生取向,有利于提升复合材料机械性能、气密性能和耐屈挠性能等。第三部分工作:将LDHs在500℃下煅烧改性后,通过透射电镜可以看到LDHs片层脱去结合水以及羟基后,片层尺寸变大,厚度变薄。TGA测试结果表明,LDHs在高温下脱去水分子形成金属氧化物LDO并形成尖晶石结构。经不同煅烧时间的LDHs加入到ENR/SBR并用胶中,通过原子力相图发现,煅烧后的LDHs在橡胶基体中尺寸分布均匀,不易团聚。物理机械性能考察结果表明,经煅烧改性的LDHs具有良好的补强效果,提升了复合材料力学性能、气密性能和模量,降低了能量损耗。但需注意的是,LDHs片层硬而脆,煅烧时间过长尺寸过大,容易在橡胶混炼过程中发生断裂并引入过多界面缺陷,因此煅烧1h的LDHs制备的LDHs/ENR/SBR综合性能最佳。