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| 編輯推薦： |
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张印民博士在黏土矿物材料领域深耕多年，本书为其多年研究成果的系统总结，欢迎同行阅读、探讨！
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| 內容簡介： |
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橡胶增强是橡胶科学与工程领域研究的重点之一。《高岭石表面修饰及其在橡胶中的应用》将不同理化性质的高岭石填充橡胶基体，利用熔融共混和乳液共凝聚方法制备了一系列高岭石/橡胶复合材料，对填充橡胶复合材料的加工性能、静态力学性能、动态力学性能和阻隔性能进行了详细分析和探讨。本书为国家自然基金项目和内蒙古自然基金项目的成果总结，对黏土矿物加工和黏土矿物/橡胶复合材料领域的研究有一定参考意义。本书可供黏土矿物复合材料领域的科研人员参考，也可供相关专业的研究生阅读。
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| 關於作者： |
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张印民，男，工学博士，副教授，硕士生导师。内蒙煤炭学会副秘书长，中国青年科技协会会员，内蒙古自治区青年英才骨干。目前，主持国家自然科学基金地区基金1项，结题国家自然基金青年基金1项，结题内蒙古自然基金2项，结题内蒙古自治区青年英才骨干项目1项，主持内蒙古人才开发基金1项，主持内蒙古科技计划项目1项；结题完成企业横向课题3项；获呼和浩特市科技进步二等奖1项。申请国家发明专利5项，授权2项；在黏土矿物材料领域知名期刊AppliedClayScience等刊发表高水平论文30余篇(一区Top期刊4篇，二区Top期刊1篇)。
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| 目錄：
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第1章高岭土资源与利用001
1.1概述003
1.2高岭石的加工处理006
1.2.1高岭石的插层研究007
1.2.2高岭石的剥片研究009
1.2.3高岭石的表面改性010
1.3黏土/橡胶纳米复合材料的制备与表征013
1.3.1黏土/橡胶复合材料的制备方法013
1.3.2黏土/橡胶纳米复合材料的力学性能017
1.3.3黏土/橡胶纳米复合材料的动态性能018
1.3.4黏土/橡胶纳米复合材料的气体阻隔性能020
1.3.5橡胶纳米复合材料的表征与测试022
第2章高岭石细化处理025
2.1插层方法与原理027
2.2软质高岭石的插层工艺研究029
2.2.1软质高岭石的基础理化性质029
2.2.2软质高岭石插层研究034
2.3硬质高岭石的插层工艺研究041
2.3.1硬质高岭石的基础理化性质041
2.3.2硬质高岭石插层研究048
2.4高岭石磨剥工艺研究065
2.4.1工艺方法065
2.4.2软质高岭石的磨剥工艺研究065
2.4.3硬质高岭石的磨剥工艺研究067
2.4.4不同粒度高岭石的理化性质070
第3章高岭石表面修饰081
3.1高岭石有机偶联剂改性083
3.1.1改性高岭石的堆积密度084
3.1.2改性高岭石的吸油值086
3.1.3改性高岭石的表面官能团分析087
3.2高岭石负载稀土化合物研究089
3.2.1氢氧化镧/高岭石复合物研究090
3.2.2氧化铈/高岭石复合物研究097
3.2.3苯甲酸铈/高岭石复合物研究102
第4章高岭石/橡胶复合材料的加工性能研究107
4.1实验原理与方法109
4.1.1实验材料与配方109
4.1.2制备方法与测试表征110
4.2乳液共混法高岭石/丁苯橡胶复合材料的加工性能研究112
4.2.1絮凝剂类型的影响112
4.2.2絮凝剂浓度的影响113
4.2.3絮凝剂滴加速度的影响114
4.2.4高岭石表面性质的影响116
4.2.5高岭石粒度的影响117
4.2.6高岭石填充份数的影响119
4.2.7填料复配的影响121
4.3熔融共混法高岭石/橡胶复合材料加工性能研究123
4.3.1填料粒度的影响123
4.3.2填料表面性质的影响125
4.3.3填料用量的影响126
4.3.4填料结构的影响128
4.3.5填料配合的影响129
4.4氢氧化镧/高岭石填充橡胶复合材料加工性能研究131
4.4.1氢氧化镧负载量的影响131
4.4.2氢氧化镧/高岭石复合物填充份数的影响133
4.4.3高岭石粒度的影响136
4.5氧化铈/高岭石填充橡胶复合材料加工性能研究137
4.5.1氧化铈负载量对丁苯橡胶复合材料加工性能的影响137
4.5.2CeO2/高岭石填充份数对丁苯橡胶复合材料加工性能的影响139
4.6苯甲酸铈/高岭石填充橡胶复合材料加工性能研究140
4.6.1苯甲酸铈负载量对丁苯橡胶复合材料性能的影响140
4.6.2苯甲酸铈/高岭石填充份数对丁苯橡胶复合材料加工性能的影响141
第5章高岭石/橡胶复合材料的力学性能研究143
5.1测试方法与原理145
5.1.1实验仪器与测试方法145
5.1.2生热率计算147
5.2乳液共混法高岭石/橡胶复合材料的力学性能研究149
5.2.1絮凝剂种类对复合材料力学性能的影响149
5.2.2絮凝剂浓度对复合材料力学性能的影响150
5.2.3滴加速度对复合材料力学性能的影响151
5.2.4改性剂类型对复合材料静态力学性能的影响153
5.2.5高岭石粒度对复合材料静态力学性能的影响154
5.2.6高岭石填充份数对复合材料静态力学性能的影响156
5.2.7填料复配对复合材料静态力学性能的影响158
5.3熔融共混法高岭石/橡胶复合材料的力学性能研究159
5.3.1填料粒度的影响159
5.3.2填料表面性质的影响161
5.3.3填充份数的影响162
5.3.4填料结构特征的影响164
5.3.5填料配合的影响166
5.4氢氧化镧/高岭石填充天然橡胶复合材料的力学性能研究168
5.4.1氢氧化镧负载量的影响168
5.4.2氢氧化镧/高岭石填充份数的影响170
5.4.3高岭石粒度的影响172
5.5氢氧化镧/高岭石/丁苯橡胶复合材料的静态力学性能研究174
5.5.1氢氧化镧负载量对复合材料静态力学性能的影响174
5.5.2氢氧化镧/高岭石填充份数对复合材料力学性能的影响175
5.5.3La(OH)3/高岭石复合物填充天然橡胶的微观结构177
5.5.4高岭石负载稀土化合物的补强机理181
5.6熔融共混法高岭石/橡胶复合材料的动态力学性能研究184
5.6.1填料参数对动态模量与振幅关系的影响184
5.6.2填料参数对动态生热性能的影响194
5.7乳液共混法高岭石/橡胶复合材料的动态力学性能研究208
5.7.1絮凝剂和高岭石参数对复合材料动态生热性能的影响208
5.7.2絮凝剂和高岭石参数对复合材料动态模量的影响218
5.7.3高岭石/橡胶复合材料的动态生热机理222
第6章高岭石/橡胶复合材料的阻隔性能研究225
6.1实验部分228
6.1.1实验原料228
6.1.2测试原理及方法228
6.1.3实验设备229
6.1.4透气系数的计算230
6.2软质高岭石填充橡胶复合材料的气体阻隔性能232
6.2.1高岭石粒度的影响232
6.2.2高岭石表面性质的影响234
6.2.3高岭石填充份数的影响237
6.2.4填料结构的影响240
6.3高岭石/橡胶复合材料的气体阻隔模型及机理242
6.3.1高岭石填料的阻隔机理242
6.3.2高岭石填充橡胶的气体阻隔模型244
6.3.3高岭石填充橡胶的气体阻隔模型的验证252
6.4硬质高岭石/丁苯橡胶复合材料气体阻隔性能255
6.4.1改性剂类型的影响255
6.4.2改性剂用量的影响257
6.4.3填充份数的影响258
6.5硬质高岭石/丁苯橡胶复合材料热阻隔性能260
6.5.1改性剂类型的影响260
6.5.2改性剂用量的影响262
6.5.3填充份数的影响264
6.6氢氧化镧/高岭石/天然橡胶复合材料的热稳定性能研究266
6.6.1氢氧化镧负载量的影响267
6.6.2氢氧化镧/高岭石填充份数的影响268
6.6.3高岭石粒度的影响270
6.7氢氧化镧/高岭石/丁苯橡胶复合材料的热稳定性能影响271
6.7.1氢氧化镧负载量的影响272
6.7.2氢氧化镧/高岭石填充份数的影响273
参考文献275
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| 內容試閱：
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矿物材料的功能化设计是指基于矿物材料层间域结构、颗粒间结构、纳米孔结构和表面性质等特征属性，采用不同的工艺方法挖掘和体现矿物材料的特殊理化性能。随着科学理论和工艺技术的发展，研究并利用矿物材料的结构特征具有重大的实际应用价值，矿物材料的功能化设计已成为矿物工程领域矿物材料高值化利用的共性关键技术之一。矿物材料在聚合物基复合材料方面的研究一直持续开展，通过基础研究开辟和发展矿物材料填充聚合物基复合材料的制备理念和技术原型，可以获得具有优异力学性能和功能化特性的聚合物基微纳米复合材料，具有重要的理论和实际意义。
高岭石作为一种具有层状结构的典型铝硅酸盐黏土矿物材料，已经被广泛应用于热塑性树脂、橡胶弹性体、涂料、造纸、油漆和纺织等有机材料领域。目前，高岭石的功能化设计得到重视并取得极大进展。将高岭石经过插层剥片等微纳米处理，采用不同的功能基团对高岭石表面进行功能化改性修饰后，其在颗粒粒度、形貌特征、表面性质和流体性能等方面展示出许多新奇的理化性质，可以作为新型橡塑功能填料制备无机/聚合物微纳米复合材料。高岭石表面羟基活性较低，可以降低由于硅酸盐表面羟基引起的聚合物老化；高岭石具有的片层结构不仅可以提高填充聚合物复合材料的静态力学性能和阻隔性能，还可以改善聚合物复合材料的动态力学性能。同时，改性高岭石在橡胶弹性体基体中的填充份数较高，可以大大降低橡胶工业材料的成本，易于产业化推广。
笔者长期从事黏土矿物特别是高岭石族黏土矿物材料的开发利用研究工作。2017～2019年承担了国家自然科学基金青年基金项目“乳液共混法高岭石/乳液聚合丁苯橡胶复合材料的动态生热性能研究”（编号：51604158）。2020～2024年承担了国家自然科学基金地区基金项目“煤系高岭石二维片层负载稀土离子的高效构筑及对硅橡胶气阻隔性能研究”（编号：52064040）。2018～2020年承担了内蒙古自治区自然科学基金面上项目“内蒙古煤系高岭石制备新型结构功能填料增强丁苯橡胶阻隔性能的机理研究”（编号：2018MS05061）。笔者对高岭石的超细化处理和表面改性修饰进行了详细研究，利用小分子化合物插层进入高岭石层间结构，然后利用剥片方法实现高岭石片层结构的解离；利用表面改性剂对高岭石片层表面进行了表面改性修饰，对高岭石表面改性机理进行了探讨；在高岭石片层结构负载了不同类型的稀土化合物，实现了高岭石的功能化处理。将不同理化性质的高岭石填充橡胶基体，利用熔融共混和乳液共凝聚方法制备了一系列高岭石/橡胶复合材料，对填充橡胶复合材料的加工性能、静态力学性能、动态力学性能和阻隔性能进行了详细分析和探讨。本书为上述国家自然基金项目和内蒙古自然基金项目的成果总结，以供读者参考。
内蒙古工业大学硕士研究生亢浪浪、温健、张熬、刘洪磊、吴森和秦立攀参与了本项目研究工作。研究过程中，中国矿业大学（北京）刘钦甫教授、内蒙古工业大学张永锋教授、枣庄市三兴高新材料有限公司吉雷波高级工程师、大唐同舟科技有限公司孙俊民教授级高级工程师、内蒙古工业大学白杰教授、河南理工大学张玉德教授、内蒙古工业大学丁大千副教授和内蒙古工业大学白一甲副教授给予了指导和帮助。
本书还得到中国矿业大学（北京）张帅副教授、李阔副教授，内蒙古工业大学公彦兵副教授、米亚策副教授、陈天嘉副教授、郝志飞副教授和周华从教授的热情帮助和支持。
内蒙古工业大学化工学院分析测试中心、青岛科技大学分析测试中心和枣庄市三兴高新材料在橡胶复合材料性能测试过程中给予了大力帮助。
枣庄市三兴高新材料有限公司、内蒙古三鑫高岭土有限责任公司和内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司在高岭石样品采集过程中给予了帮助和支持。
在此，对上述单位和个人表示衷心的感谢！
由于笔者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。
张印民
2024年4月
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