改性氧化石墨烯的选择性分布对丁苯橡胶/羧基丁腈橡胶共混胶性能的影响文献综述

改性氧化石墨烯的选择性分布对丁苯橡胶/羧基丁腈橡胶共混胶性能的影响文献综述

在过去的几十年中，聚合物共混引起了科学界和工业界广泛的关注，通过改变共混聚合物的组分和类型，共混物的性能就会得到显著改变。因此可以通过调控聚合物共混物的性能来综合利用各组分的性能，是开发新材料的有效途径，从而满足特定领域的要求。然而，简单的聚合物共混并不能提供所要求的性能，主要由于大多数聚合物共混是热力学不混溶的而且混合焓比较大，往往会发生宏观相分离，如两相结构、狭窄的界面区和相界面处弱的物理化学作用，导致共混物性能的恶化。因此，相行为和相形态控制是改进不混溶聚合物共混性能的关键问题。

在通常情况下，可以采用添加嵌段、接枝或无规共聚物的方法来增容两相的相容性，而且需要共聚物与两相的相容性比较好，减少两相之间界面张力，从而确保较大的界面粘合。在混合过程中，分散相的形状和尺寸会由分散相的分散和聚集之间的竞争所控制。通过使用相容剂，不混溶的共混物形貌可以通过抑制分散相的聚集和提高界面粘接来稳定，从而得到更稳定的相形貌。通过此方法，可以制备出形态稳定、相间粘附好和机械性能优异的材料。然而，这种传统的增容路线有一定的弊端。首先，共聚物本身并未起到提升聚合物共混物的强度和刚度，因为它们往往是“软”材料。在某些情况下，它们的添加甚至会弱化机械性能。此外，具有特定结构的共聚物往往不容易合成，这使得它们在工程应用方面价格比较昂贵。因此，寻找另一个有效的增容兼具低成本相容剂是目前迫切的需要。

最近纳米填料在增容共混物方面开辟了广阔的前景，控制纳米粒子在聚合物基体中的位置是聚合物纳米复合材料的制各中的一个重要挑战，取决于聚合物-聚合物，聚合物-填料和填料-填料的相互作用。因为两种聚合物可以吸附在固体表面上，从而使聚合物链随着纳米填料的流动扩散到另一相中。很多研究小组最近都报道了纳米填料增容不同类型的聚合物共混物。这些共混物都表现出更好的形态和更强的界面粘接。

Roy等人采用一种新的非共价自组装合成路线制备得到碳纳米纤维(CNF)．层状双金属氢氧化物(LDH)复合物。然后这种复合物用来填充热塑性聚氨酯(TPu)/丁腈橡胶(NBR)(TN，1:1 w/w)共混物。力学测试表明，当填充0.5wt%的复合物时，TN复合材料的断裂伸长率、拉伸强度和储能模量(25℃)分别提高了51%、167%和261%。差示扫描量热法和热重分析表明，相比未填充的TN，含0．5wt%复合物的TN的熔融温度、最大结晶温度和热稳定性显著提升了5℃、17 ℃和14℃。TN复合材料性能的提高主要归因于填料的均匀分散性、较强的填料-基体界面相互作用以及混合填料的协同效应。

Le等人探究了碳纳米管(CNTs)在顺丁橡胶(BR)/丁苯橡胶(SBR)/天然橡胶(NR)三元共混物的选择性分散情况，发现大部分的CNTs更容易分散在NR中，主要是由于NR胶乳中存在磷脂，使得NR与CNTs发生阳离子-相互作用。

Gan等人探究了氧化石墨烯(GO)对不同乙烯基含量的硅橡胶(SR)共混物的影响，结果发现，GO可以均匀地分散在SR基体中，显著提升了SR基体的力学性能和热稳定性能。同时发现当SR基体中的乙烯基含量较高时，GO对SR基体的力学性能的提升幅度会更大。

Yan等人研究发现，GO加到NR/高密度聚乙烯 (NR/HDPE，60/40)共混物中，可以降低了NR相的尺寸，并且改善两相之间的相容性和界面粘结。当GO用量为1.5phr时，NR/HDPE共混物的拉伸强度和300%的定伸模量(M₃₀₀)分别增加了27%和24%。Chen等发现，0.5 wt%的GO可以使EPDM/石油树脂(EPDM/PR，40/60)共混物的拉伸强度和断裂伸长率显著提高50%和30%。

在这些不同的纳米填料中，氧化石墨烯(GO)具有优良的热学、力学、阻隔性能以及大的比表面积，而且易于制备，可以作为一种很有潜力的候选填料应用于橡胶行业中。由于表面含有大量的极性基团(羟基、环氧基和羧基)，可以显著增强极性橡胶。然而GO在非极性橡胶基体中的分散差，主要是GO和非极性橡胶之间的界面相互作用较弱导致的。例如，Zhao等人发现随着GO含量的增加，NR/GO硫化胶的拉伸强度呈单调增加的趋势，但是当含量超过0.5 phr后拉伸强度会显著下降，而且相比未添加GO的NR硫化胶，NR/GO硫化胶的拉伸强度增幅仅有40%。Xing等通过胶乳混合结合原位化学还原方法制备了NR/石墨烯纳米复合材料，发现与未添加石墨烯的NR相比，添加0.5 phr的石墨烯，NR/石墨烯纳米复合材料的拉伸强度可提高48%。Dong等报道NR的抗疲劳性能与GO的含量成反比关系。