纳米氧化钛对橡胶的作用

低浓度纳米二氧化钛对桂橡胶进行改性具有提高硅橡胶扯断伸长率的潜能。这可能是由于纳米二氧化钛的高比表面积效应能够增加分子间的接触面积和交联强度。细颗粒填料与基质间相互作可以增加其填充系统的扯断伸长率温度可导致桂橡胶主链的桂氧焼键水解断裂,侧链发生氧化分解反应,桂橡胶的物理、化学结构的改变,最终导致桂橡胶拉伸强度的显著下降。温度对桂橡胶的基本作用是活化作用,提高氧的扩散速度和活化氧化反应,从而加速氧化反应速度,这是普遍存在的一种老化现象。但是热老化后,6%组纳米二氧化钛桂橡胶表现出良好的耐热老化性能,拉伸强度无显著性变化。原因考虑为,纳米二氧化铁是一个耐热添加剂,耐热添加剂能显著提高聚桂氧焼侧链基团的交联反应温度,从而提高桂橡胶的耐热老化性能。有研究发现添加颗粒的粒径越小,硅橡胶的耐热老化性越好

纳米二氧化钛具有较强抵抗紫外光的能力,由于它的高反射率和高光学活性,其不仅能够吸收紫外光,而且可以反射和散射紫外光。因此使用纳米二氧化钛对娃橡胶进行改性,理论上能够使桂橡胶具有更好的抗紫外线光老化性能。

1.将纳米二氧化钛混入硅橡胶基质中,搅拌均勻,固化后获得表面光滑平坦,无气泡,无裂纹缺陷的透明空白硅橡胶和乳白色纳米二氧化钛硅橡胶复合材料。

2.不同浓度纳米二氧化钛硅橡胶的拉伸强度(MPa)分别为:

0%组为2.65±0.09

2%组为 2.80±0.25

4%组为 3.01±0.35

6%组为 3.29±0.40。

随着纳米二氧化钛浓度的增加,纳米二氧化钛硅橡胶的拉伸强度逐渐增加,组间差异有统计摘要学意义(P<0.05)。

3.不同浓度的纳米二氧化钛硅橡胶的扯断伸长率(%)分别为:

0%组为203.23±31.20,

2% 组为 254.28士20.14

4% 组为 192.83±16.46

6%组为142.15±14.63。

随着纳米二氧化钛浓度的增加,纳米二氧化钛硅橡胶的扯断伸长率呈现先增加后降低的趋势,组间差异有统计学意义(P<0.05)。

4.不同浓度纳米二氧化钛硅橡胶的撕裂强度(MPa)分别为:

0%组为10.21±1.19

2%组为 12.58±1.91

4%组为 10.50±0.77

6%组为 6.03±0.53。            

随着纳米二氧化钛浓度的增加,纳米二氧化钛硅橡胶的撕裂强度呈现先增加后降低的趋势,特别是6%组硅橡胶,其撕裂强度出现显著的下降,组间差异有统计学意义(P<0.05)。

5.硅橡胶的邵氏硬度对于不同缺损部分的个性化仿真修复起着重要的作用,本研究结果表明不同浓度纳米二氧化钛硅橡胶的邵氏硬度分别为:

0%组为25.07士1.13’ 

2%组为 28.67±0.84

4%组为30.53±1.13

6%组为 31.97±1.65。

随着纳米二氧化钛浓度的增加,纳米二氧化钛硅橡胶的邵氏硬度逐渐增加,组间差异有统计学意义。所有试样的硬度均在理想值范围内(PC0.05)。

6.场发射扫描电镜观察可见,2%组纳米二氧化钛硅橡胶中纳米二氧化钛颗粒分散均匀,而4%组和6%组纳米二氧化钛硅橡胶中纳米二氧化钛颗粒出现团聚现象。

7.经过热空气老化后,0%组硅橡胶老化前后的拉伸强度(MPa)分别为:

（热空气老化试验:用YLCD-8000P型高温烘箱根据ISO 188:2007标准对上述两组硅橡胶分别进行50°C、100°C、150°C、200°C的老化试验72 h,并根据ISO37:2005标准对老化前后的硅橡胶试样进行拉伸强度的对比测试。）2.76±0.41,2.75士0.25’ 2.69土0.21, 2.22±0.21, 2.02±0.10。6%组硅橡胶老化前后的拉伸强度(MPa)分别:（热空气老化试验:用YLCD-8000P型高温烘箱根据ISO 188:2007标准对上述两组硅橡胶分别进行50°C、100°C、150°C、200°C的老化试验72 h,并根据ISO37:2005标准对老化前后的硅橡胶试样进行拉伸强度的对比测试。）3.13±0.42, 3.26±0.45,2.98±0.28,3.17±0.23,3.07±0.37。0%组硅橡胶的拉伸强度逐渐下降(P<0.05),但是6%组纳米二氧化钛硅橡胶的拉伸强度无显著性变化(P>0.05),表明纳米二氧化钛显著改善了硅橡胶的耐热空气老化性能。

8.经过紫外光老化后,0%组硅橡胶老化前后的拉伸强度(MPa)分别为:

（用QUV/Spray紫外老化箱根据ASTMD4587-01标准对上述两组硅橡胶试样分别进行24 h、48 h、72 h的老化试验,并根据ISO 37:2005标准对老化前后的硅橡胶试样进行拉伸强度的对比测试）2.76±0.41, 2.43±0.23,2.30±0.39,2.25±0.42。6%组硅橡胶老化前后的拉伸强度分别为:3.13±0.42,3.24±0.39,2.91±0.59, 3.20±0.44。0%组硅橡胶及6%组纳米二氧化钛硅橡胶的拉伸强度无显著性变化(P> 0.05),但是可见0%组硅橡胶的拉伸强度有下降的趋势。

9.应力疲劳加载后,0%组硅様胶老化前后的拉伸强度(MPa)分别为:

2.76±0.42,2.77±0.26,2.67±0.21,2.91 ±0.47, 2.49±0.39。6%组硅橡胶老化前后的拉伸强度(MPa)分别为:3.13±0.42,3.17±0.20,3.36±0.51, 3.27±0.32,3.27±0.48。0%组硅橡胶及6%组纳米二氧化钛硅橡胶的拉伸强度无显著性变化(P>0.05)。

结论

1.纳米二氧化钛对硅橡胶的拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度和邵氏A硬度有明显的影响。

2.纳米二氧化钛可以显著提高硅橡胶赝复材料的耐热老化性能,空白硅橡胶和纳米二氧化钛硅橡胶对于紫外光老化、应力疲劳及唾液浸泡老化均表现出了优良的耐老化性。

3.纳米二氧化钛硅橡胶不具有体外细胞毒性。

 包装：25kg/件

深圳晶材