CN102630242B - 纳米复合材料组合物和体系 - Google Patents

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Abstract

一种纳米复合材料组合物(10)，其包含聚合物(14)和充分分散于聚合物(14)内以限定聚合物(14)内的曲径(36)的阻透组分(16)。阻透组分(16)包含纳米组成部分(24)和大组成部分(28)，所述纳米组成部分包含多层(18)，所述大组成部分包含多个颗粒(30)。多层(18)各自具有第一平均厚度(12)，多个颗粒(30)各自具有大于第一平均厚度(12)的第二平均厚度(34)。纳米复合材料体系(42)包含基质(44)和置于基质(44)上且由纳米复合材料组合物(10)形成的涂层(46)。

Description

纳米复合材料组合物和体系
技术领域
本公开内容一般性地涉及纳米复合材料组合物。
背景
气体输送通过聚合物可根据溶液扩散机理模拟，并可表示为聚合物的渗透性，即气体通过聚合物的速率。例如，在气体输送通过聚合物期间，气体分子可由具有相对高压的区域溶于聚合物中，扩散通过聚合物的厚度，并从聚合物的表面脱附至具有相当低压的区域。渗透性因此可受聚合物内气体分子的扩散性影响。
这种扩散性可表示为扩散系数，即聚合物内气体分子的迁移性的尺度。当扩散系数降低时，气体分子通过聚合物的渗透也降低，且气体输送通过聚合物减缓。
概述
纳米复合材料组合物包含聚合物和充分分散于聚合物内以限定聚合物内的曲径的阻透组分。阻透组分包含纳米组成部分和大组成部分，所述纳米组成部分包含多层，所述大组成部分包含多个颗粒。多层各自具有第一平均厚度，且多个颗粒各自具有大于第一平均厚度的第二平均厚度。
纳米复合材料体系包含基质(44)和置于基质上的涂层。该涂层由纳米复合材料组合物形成。
当连同附图采用时，本公开内容的以上特征和优点以及其它特征和优点容易由以下进行本公开内容的最佳模式详述获悉。
附图简述
图1为包含分散于聚合物内的阻透组分的纳米复合材料组合物的放大部分的示意图；
图2为图1的纳米复合材料组合物的放大部分的示意图，其中阻透组分限定被配置以抑制通过纳米复合材料组合物的气体渗透的曲径；
图3为纳米复合材料体系的横截面示意图，所述体系包含置于基质上的由图1和2的纳米复合材料组合物形成的涂层；
图4为相应于各个实施例1和对比例3-5的纳米复合材料组合物的四个x射线衍射谱的图示；和
图5为对照6的橡胶和各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物的透气性的图示。
详述
参考图，其中类似的数指类似的元素，纳米复合材料组合物10的放大部分的示意图一般性地显示于图1中。纳米复合材料组合物10可用于如下文所更详细描述的需要具有降低透气性和优异断裂伸长、拉伸强度和弹性模量的材料的应用。例如，纳米复合材料组合物10可用于汽车应用，包括但不限于蓄能器气囊、隔膜气囊、压力脉动阻尼器气囊、水力软管、燃料管和油箱。然而，纳米复合材料组合物10还可用于非汽车应用，包括但不限于包装、食品衬垫、容器、电子学和其它农业、建筑和工业应用。
如本文所用，术语“纳米复合材料组合物”指其中至少一种组分具有可在纳米规模上测量，即纳米尺寸范围内的一个或多个尺寸，例如长度、宽度或第一平均厚度12(图2)的材料。1纳米等于1×10-9米。
再次参考图1，纳米复合材料组合物10包含聚合物14。一般而言，聚合物14可提供给纳米复合材料组合物10结构并可以为如下更详细描述的纳米复合材料组合物10的其它组分的载体。因此，聚合物14可根据所需应用的所需性能选择。例如，可选择聚合物14以具有优异的拉伸强度和/或断裂伸长。聚合物14可以为弹性体，例如但不限于橡胶。例如，聚合物14可选自表氯醇、丙烯腈-丁二烯橡胶、氢化丙烯腈-丁二烯橡胶、天然橡胶、氟碳橡胶、乙烯丙烯二烯单体(EPDM/EPR)、丁基橡胶、氯丁基橡胶、氯化聚乙烯及其组合。
如继续参考图1所述，纳米复合材料组合物10还包含如下更详细描述、充分分散于聚合物14内以限定聚合物14内的曲径36(图2)的阻透组分16。如本文所用，术语“阻透组分”指妨碍和/或阻碍气体分子(在图2中一般性地以22表示)穿透、渗透、扩散、溶解、移动、输送和/或脱附通过或超过该材料或材料结构的材料或结构如层18(图2)或表面20(图2)。阻透组分16可彻底地混入聚合物14内以均匀地分散在整个聚合物14中。例如，聚合物14的任何两个单独区域可包含基本均匀量的阻透组分16。作为选择，阻透组分16可无规地分散于聚合物14内。例如，任何两个单独区域可包含不同量的阻透组分16。
再次参考图1，阻透组分16包含纳米组成部分24，所述纳米组成部分包含多层18。如本文所用，术语“纳米组成部分”指具有可在纳米规模上测量，即纳米尺寸范围内的一个或多个尺寸，例如长度、宽度或第一平均厚度12(图2)的阻透组分16的组成部分。
如图2所示，多层18各自具有第一平均厚度12。特别地，第一平均厚度12可以为约0.5至约2nm，例如约1nm。具有小于约0.5nm的第一平均厚度12的层18可降低阻透组分16的效力，使得不能适当地阻碍通过聚合物14的气体渗透。类似地，具有大于约2nm的第一平均厚度12的层18可降低纳米复合材料组合物10内纳米组成部分24的有效分散。多层18各自可具有非球形状，例如片晶形状，并可具有比层18的第一平均厚度12更长的长度26(图2)。即多层18各自可具有约100:1至约1,000:1，例如约200:1的长宽比。如本文所用，术语“长宽比”指层18的较长尺寸与较短尺寸之比，例如层18的长度26与第一平均厚度12之比。
在一个变化方案中，纳米组成部分24(图1)可包含如下更详细描述具有多个无序层18的硅酸盐。硅酸盐可选自蒙脱石、膨润土、锂蒙脱石、皂石、蛭石及其组合。在参考图1所述的一个实例中，纳米组成部分24可包含各自分开并分散于整个聚合物14中的单独硅酸盐层18。即硅酸盐起初可在形成纳米复合材料组合物10的制备中作为层状粘土或纳米粘土获得并可表征为2:1页硅酸盐。然而，对于制备的纳米复合材料组合物10，单独硅酸盐层18可分开并分散于聚合物14内，如下面更详细描述的。
在另一变化方案中，纳米组成部分24可包含碳基片晶型纳米颗粒。例如，纳米组成部分24可包含石墨烯。纳米组成部分24可具有约1nm的第一平均厚度12(图2)和小于约1μm的长度26(图2)。
纳米组成部分24可以以基于100份的聚合物14约0.1至约100重量份的量存在。在一个实例中，纳米组成部分24可以以基于100重量份的聚合物14约20至约40重量份的量存在。在小于约0.1重量份的量下，阻透组分16不能有效地阻碍聚合物14中的气体渗透，在大于约100重量份的量下，阻透组分16不能有效地分散于聚合物14内。合适的纳米组成部分24可在商品名下由Nanocor Inc.of Arlington Heights，Illinois市购。
在一个变化方案中，可将纳米组成部分24化学改性。纳米组成部分24的化学改性可改善纳米组成部分24在聚合物14内分散和/或附着。即纳米组成部分24的化学改性可改善与聚合物14(图2)的相容性。特别地，纳米组成部分24的层18的化学改性可吸引聚合物14至纳米组成部分24的相邻层18(图2)之间的空间中，由此填充纳米组成部分24的单独层18之间的层间距。
在一个实例中，纳米组成部分24可借助离子交换反应以置换纳米组成部分24的层18的表面上的水合阳离子而化学改性。例如，纳米组成部分24的层18可通过表面活性剂、单体基团和/或其组合改性。合适的表面活性剂包括烷基铵。合适的单体基团包括铵盐、十八烷基胺、水合牛脂-双(2-羟乙基)甲基铵盐、甲基-牛脂-双(2-羟乙基)季铵盐、十八烷基三甲基铵盐、二甲基氢化牛脂2-乙基己基季铵盐及其组合。
再次参考图1，阻透组分16还包含大组成部分28，所述大组成部分包含多个颗粒30。如本文所用，术语“大组成部分”指具有可在大于纳米规模的规模如μm规模上测量的一个或多个尺寸，例如长度32(图2)、宽度或第二平均厚度34(图2)的阻透组分16的组成部分。即阻透组分16的一个或多个尺寸可以在μm尺寸范围内。1μm等于1×10-6米。因此，大组成部分28比纳米组成部分24更厚。
如图2所示，多个颗粒30各自具有第二平均厚度34。特别地，第二平均厚度34可以为约0.1至约100μm，例如约1.7至约50μm。具有小于约0.1μm的第二平均厚度34的颗粒30可降低阻透组分16的效力，使得不能适当地阻碍通过聚合物14的气体渗透。同样，具有大于约100μm的第二平均厚度34的颗粒30可降低纳米复合材料组合物10内大组成部分28的有效分散。多个颗粒30各自可具有非球形状，例如板状，并可具有比颗粒30的第二平均厚度34更长的长度32(图2)。即多个颗粒30各自可具有约10:1至约30:1，例如约20:1的长宽比。
参考图1和2，大组成部分28可选自滑石、云母，即铝或钾的页硅酸盐，石墨及其组合。在一个变化方案中，大组成部分28可包含滑石，即水合硅酸镁，其可表示为Mg2Si4O10(OH)2。大组成部分28可具有约1μm的第二平均厚度34(图2)和约20μm的长度32(图2)。大组成部分28可以以基于100份的聚合物14约0.1至约60重量份的量存在。在一个实例中，大组成部分28可以以基于100重量份的聚合物14约10至约20重量份的量存在。在小于约0.1重量份的量下，阻透组分16不能有效地阻碍聚合物14中的气体渗透，在大于约60重量份的量下，阻透组分16不能充分地分散于聚合物14内。合适的大组成部分28可在商品名Vapor R talc下由Luzenac Inc.of Greenwood Village，Colorado市购。
在一个变化方案中，可将大组成部分28化学改性。大组成部分28的化学改性可改善与纳米组成部分24和/或聚合物14的相容性。可将大组成部分28用硅烷，例如但不限于有机硅烷化学改性。合适的硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、二氨基硅烷、三氨基硅烷及其组合。然而，大组成部分28可基本不通过烷基铵盐化学改性以不妨碍纳米组成部分24和聚合物14的相容性。
不愿受理论限制，大组成部分28可剥落阻透组分16的纳米组成部分24。如本文所用，术语“剥落”或“剥落的”指分散于整个载体材料如聚合物14中的纳米组成部分24的单独层18。一般而言，“剥落的”表示纳米组成部分24的层18的最高分离度并与如下定义的插入层18形成对照。同样，术语“剥落”指由纳米组成部分24的层18分离的插入或更少分散状态形成剥落纳米组成部分24的方法。相反，术语“插入”或“插入的”指相邻层18之间仅具有提高的层间距，即小于剥落纳米组成部分24的层间距的层间距的层状组成部分。换言之，剥落纳米组成部分24代表聚合物14内纳米组成部分24的单独层18的最高分散水平。
再次参考图1和2，纳米组成部分24可剥落并分散于聚合物14内。更具体而言，聚合物14可插入多个无序层18之间，如图1中10中最佳显示的。即参考图2，纳米组成部分的层18可通过聚合物14分离，且一般具有与非剥落如插入组成部分相比大的层间距。例如，纳米组成部分24的各单独层18之间的层间距可以为约4至约6nm。
另外，纳米组成部分24可以均匀地分散于聚合物14内。即，尽管纳米组成部分24的单独层18的取向在如图2所示纳米复合材料组合物10的两个分开区域中可不同，但两个分开区域可包含等量的纳米组成部分24。
同样，大组成部分28可均匀地分散于聚合物14内，即，纳米复合材料组合物10的两个分开区域可包含等量的大组成部分28。作为选择，大组成部分28可无规地分散于聚合物14内。即，纳米复合材料组合物10的两个分开区域可包含不同量或浓度的大组成部分28。
如图1和2中最佳显示的，纳米组成部分24(图1)和大组成部分28(图1)可一起限定被配置以抑制通过纳米复合材料组合物10的气体渗透的聚合物14内的曲径(在图2中通过箭头36一般性地显示)或通道。即，大组成部分28可剥落纳米组成部分24并提供纳米组成部分24的相邻单独层18之间提高的层间距。另外，大组成部分28可置于纳米组成部分24的这类单独层18之间以填充一部分层间距。因此，纳米组成部分24和大组成部分28可一起抑制通过纳米复合材料组合物10的气体渗透。
更具体而言，如参考图2所述，当气体分子22从聚合物14的相对更高压力进料侧38进入聚合物14中并试图扩散通过纳米复合材料组合物10时，纳米组成部分24(图1)的多层18和大组成部分28(图1)的多个颗粒30各自阻碍气体分子22向聚合物14的相对更低压力渗透物侧40行进。即气体分子22被聚合物14内的纳米组成部分24和大组成部分28阻碍。
另外，大组成部分28(图1)可润滑聚合物14的各聚合物链，降低聚合物14的化合物粘度，并由此改进聚合物14的加工特征。另外，大组成部分28可剪切聚合物14内的纳米组成部分24(图1)。另外，聚合物14内纳米组成部分24和大组成部分28的组合可产生促进纳米组成部分24和大组成部分28各自均匀地分散于聚合物14内的协同效果。不愿受理论限制，聚合物14内的这种均匀分散也可有效地降低通过聚合物14的气体渗透。
纳米复合材料组合物10(图1)可进一步包含一种或多种添加剂和/或固化剂。合适的添加剂包括但不限于填料、染料、增塑剂、抗氧化剂、活化剂及其组合。合适的固化剂包括硫化剂、交联剂、有机过氧化物及其组合。
现在参考图3，纳米复合材料体系42包含基质44和置于基质44上的涂层46。涂层46由如上所述纳米复合材料组合物10(图1)形成。即纳米复合材料组合物10可以以涂层46的形式置于基质44上。
涂层46可借助任何合适的方法和/或装置应用于基质44上。例如，可将涂层46喷雾或辊涂于基质44上。另外，涂层46可具有约5至约1,000μm的厚度48。另外，基质44可以为配置以支撑涂层46的任何合适材料。基质44可选自弹性体如橡胶、织物如机织对芳族聚酰胺合成纤维及其组合。
再次参考图1，形成纳米复合材料组合物10的方法包括将聚合物14和阻透组分16结合以形成共混物，将共混物混合以充分剥落并将纳米组成部分24分散于聚合物14内以限定聚合物14内的曲径36(图2)，并由此形成纳米复合材料组合物10。聚合物14和阻透组分16可以以任何顺序结合。例如，可将聚合物14加入阻透组分16中，或可将阻透组分16加入聚合物14中。更具体而言，纳米组成部分24、大组成部分28和聚合物14可同时结合，或可各自以任何顺序加入另一种中以形成共混物。另外，聚合物14和阻透组分16可以以固体形式结合。即所得共混物可以为非含水的。
可将聚合物14和阻透组分16通过任何合适方法和/或设备混合。作为非限定性实例，混合可包括选自熔体混合、挤出、剪切混合、粉化、溶液浇注、复合及其组合的方法。即混合可充分地将纳米组成部分24和大组成部分28中间分散于聚合物14内，使得大组成部分28可剪切和/或剥落纳米组成部分24，由此限定被配置以抑制通过纳米复合材料组合物10的气体渗透的聚合物14内的曲径36(图2)。另外，聚合物14和阻透组分16可在全规模生产设备上结合并混合。即该方法提供纳米复合材料组合物10的全规模生产且不限于工作台-或实验室规模设备或批量。
方法可进一步包括将多层18的各层化学改性。例如，可将单独层18化学改性以改善聚合物14内纳米组成部分24(图1)的分散、附着和/或相容性。特别地，将纳米组成部分24化学改性可将聚合物14吸引至纳米组成部分24的相邻层18之间的层间距，由此填充纳米组成部分24的单独层18之间的层间距。
在一个实例中，纳米组成部分24(图1)可借助离子交换反应以置换纳米组成部分24的水合阳离子而化学改性。例如，纳米组成部分24可通过如上所述表面活性剂、单体基团和/或其组合改性。
方法可进一步包括将多个颗粒30(图1)各自化学改性。大组成部分24(图1)的化学改性可改善大组成部分28(图1)与纳米组成部分24和/或聚合物14的相容性。在一个实例中，可将大组成部分28用硅烷，例如但不限于有机硅烷化学改性，如上所述。然而，大组成部分28不可通过烷基铵盐化学品改性以不减少纳米组成部分24和聚合物14的相容性。
方法还可包括将共混物和一种或多种添加剂和/或固化剂结合。合适的添加剂包括但不限于填料、染料、增塑剂、抗氧化剂、活化剂及其组合。合适的固化剂包括硫化剂、交联剂、有机过氧化物及其组合。
纳米复合材料组合物10和体系42显示出降低的透气性。特别地，纳米组成部分24和大组成部分28相互作用以阻碍气体输送通过聚合物14。因而，纳米复合材料组合物10和体系42对需要具有降低透气性和优异断裂伸长、拉伸强度和弹性模量的材料的应用而言是有用的。
以下实施例意欲阐述本公开内容且不以任何方式视为限制本公开内容的范围。
实施例
为制备实施例1和2和对比例3-5的纳米复合材料组合物，将组分A-G以表1中所列量结合。具体而言，实施例1和2和对比例4和5各自的纳米复合材料组合物通过在Banbury Mixer BR 1600中以55rpm的转子速度将组分B和/或组分C在组分A中与添加剂D和E复合5分钟以制备相应的均相共混物而制备。将添加剂F和固化剂G与各个均相共混物结合并混合另外2分钟以形成实施例1和2和对比例4和5的相应纳米复合材料组合物。将所得纳米复合材料组合物各自在辊磨机上混合以形成片，并固化以形成板用于根据以下所述试验方法评估。表1中所列组分B-G的量指基于100重量份的组分A的重量份。
表1.纳米复合材料组合物
  实施例1   实施例2   对比例3   对比例4   对比例5
  组分A   100   100   -   100   100
  组分B   10   20   100   20   40
  组分C   20   20   -   -   -
  添加剂D   50   50   50   50   50
  添加剂E   2.5   2.5   2.5   2.5   2.5
  添加剂F   5   5   5   5   5
  固化剂G   5   5   5   5   5
组分A为在商品名下由Zeon Chemicals L.P.of Louisville，Kentucky市购的氢化丙烯腈-丁二烯橡胶。
组分B为2:1层状页硅酸盐且包含多层，所述层各自具有1nm的第一平均厚度。组分B可在商品名下由Nanocor Inc.of ArlingtonHeights，Illinois市购。
组分C为水和硅酸镁，即滑石，且包含多个颗粒，所述颗粒各自具有50μm的第二平均厚度。组分C可在商品名Vapor R talc下由Luzenac Inc.of Greenwood Village，Colorado市购。
添加剂D为炭黑。组分D可由Columbian Chemicals Company ofMarietta，Georgia市购。
添加剂E为4,4′-双二甲基苄基二苯胺。组分E可由ChemturaCorporation of Middlebury，Connecticut市购。
添加剂F为可在商品名911下由Horsehead Corporation ofMonaca，Pennsylvania市购的氧化锌，和在商品名R下由Akrochem Corporation of Akron，Ohio市购的硬脂酸的组合。
固化剂G为1,1′-双(叔丁基过氧)-二异丙基苯。固化剂G可在商品名Vul-40KE下由Specialty Chemicals of Gibbstown，New Jersey市购。
在复合以后，所得实施例1、对比例4和对比例5的纳米复合材料组合物具有500μm的厚度。
与之对照，将实施例2的纳米复合材料组合物辊涂于天然橡胶基质上以形成包含置于基质上的涂层的纳米复合材料体系。由实施例2的纳米复合材料组合物形成的所得涂层具有750μm的厚度，天然橡胶基质具有2cm的厚度。
根据以下所述试验程序评估实施例1和2和对比例3-5的各纳米复合材料组合物。
X射线衍射
在Scintag XDS2000衍射仪上以Bragg-Brentano几何评估实施例1和2和对比例3-5的各纳米复合材料组合物以测定组分B的多层之间的层间距。以连续对称扫描在0.5°/min的扫描速率下以0.02°的步长扫描各纳米复合材料组合物。2θ扫描范围为1-10°。管和导向器固定狭缝分别为0.3°、0.5°和1°、0.2°。x射线辐射为CuKα1,用MDI JADE 9+软件加工图和数据。
图4为实施例1和对比例3-5各自的纳米复合材料组合物的四个x射线衍射谱的图示，其中θ为x射线束的散射角。X射线衍射谱的各个峰对应于纳米复合材料组合物的原子距离和层间距。
参考图4，对比例3的纳米复合材料组合物的x射线谱显示出在1.84nm处的一个峰。即组分B的多层之间的层间距为1.84nm。相反，对比例4和5的包含复合在组分A中的组分B的纳米复合材料组合物的x射线谱显示出两个峰；第一峰在1.84nm处，第二峰在3.78nm处。因此，对比例4和5的纳米复合材料组合物的多层之间的一些层间距为大于1.84nm。两个峰表明加宽的夹层结构，同样，对比例4和5的纳米复合材料组合物是插入的。
比较而言，继续参考图4描述，实施例1的包含页硅酸盐(组分B)和滑石(组分C)的纳米复合材料组合物的x射线谱不含在1.84nm和3.78nm处的尖峰。而是，实施例1的纳米复合材料组合物的x射线谱显示出在4.48nm处的宽峰和小于2的2θ突出散射。即实施例1的纳米复合材料组合物包括页硅酸盐(组分B)的多层的不规则填充空间和间距。因此，实施例1的纳米复合材料组合物剥落而不是插入的。不愿受理论限制，由于实施例1包含页硅酸盐(组分B)和滑石(组分C)，滑石可剥落页硅酸盐(组分B)并提供页硅酸盐(组分B)的相邻单独层之间提高的层间距。
透气性
根据试验方法ASTM D 1434-82，在23℃和80℃下评估各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物的透气性。还根据前述试验方法评估对照6，氢化丙烯腈-丁二烯橡胶的透气性并与各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物对比。透气性试验结果描述于图5中。
实施例1和2的包含页硅酸盐(组分B)和滑石(组分C)的纳米复合材料组合物具有比对照6的橡胶更低的透气性。比较而言，对于相同页硅酸盐(组分B)负载，各个对比例4和5的纳米复合材料组合物具有比实施例1和2的纳米复合材料组合物更高的透气性。同样，实施例1和2的纳米复合材料组合物显示出与对比例4和5的纳米复合材料组合物相比改进的透气性。
拉伸强度
根据试验方法ASTM D 412评估各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物的拉伸强度。还根据前述试验方法评估对照6，氢化丙烯腈-丁二烯橡胶的拉伸强度并与各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物对比。拉伸强度试验结果列于表2中。
表2.拉伸强度
 实施例1   2,880psi
 实施例2   2,680psi
 对比例4   2,998psi
 对比例5   2,610psi
 对照6   2,928psi
实施例1和2的包含页硅酸盐(组分B)和滑石(组分C)的纳米复合材料组合物具有与对照6的橡胶可比的拉伸强度。与对照6的橡胶相比，组分B和组分C的加入没有显著降低实施例1和2的纳米复合材料组合物的拉伸强度。
断裂伸长
根据试验方法ASTM D 412评估各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物的断裂伸长。还根据前述试验方法评估对照6，氢化丙烯腈-丁二烯橡胶的断裂伸长并与各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物对比。断裂伸长试验结果列于表3中。
表3.断裂伸长
 实施例1   430%
 实施例2   400%
 对比例4   469%
 对比例5   408%
 对照6   426%
实施例1和2的包含页硅酸盐(组分B)和滑石(组分C)，和对比例4和5的纳米复合材料组合物具有与对照6的橡胶相比时可接受的断裂伸长。同样，实施例1的纳米复合材料组合物中页硅酸盐(组分B)和滑石(组分C)的包含没有不可接受地降低断裂伸长。
弹性模量
根据试验方法ASTM D 412评估各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物在50%应力下的弹性模量。还根据前述试验方法评估对照6，氢化丙烯腈-丁二烯橡胶在50%应力下的弹性模量，并与各个实施例1和2和对比例4和5的纳米复合材料组合物对比。弹性模量试验结果列于表4中。
表4.弹性模量
 实施例1   498psi
 实施例2   742psi
 对比例4   507psi
 对比例5   713psi
 对照6   215psi
实施例1和2的包含页硅酸盐(组分B)和滑石(组分C)的纳米复合材料组合物具有比对照6的橡胶更高的弹性模量。同样，对于相同的组分B负载，实施例1和2的纳米复合材料组合物显示出比对比例4和5的纳米复合材料组合物更大的弹性模量。
尽管已详细描述了进行本公开内容的最佳方法，但本公开内容所涉及领域的技术人员会认识到在所附权利要求范围内的进行本公开内容的各种可选择设计和实施方案。

Claims (14)

1.一种纳米复合材料组合物(10)，其包含：
聚合物(14)；和
充分分散于聚合物(14)内以限定聚合物(14)内的曲径(36)的阻透组分(16)，其中阻透组分(16)包含：
包含多层(18)且以基于100重量份的聚合物(14)20至40重量份的量存在的剥落纳米组成部分(24)，其中多层(18)各自具有第一平均厚度(12)；和
包含多个颗粒(30)且以基于100重量份的聚合物(14)10至20重量份的量存在的大组成部分(28)，其中多个颗粒(30)各自具有大于第一平均厚度(12)的第二平均厚度(34)。
2.根据权利要求1的纳米复合材料组合物(10)，其中所述纳米组成部分(24)剥落并分散于聚合物(14)内。
3.根据权利要求2的纳米复合材料组合物(10)，其中所述纳米组成部分(24)均匀地分散于聚合物(14)内。
4.根据权利要求1的纳米复合材料组合物(10)，其中所述纳米组成部分(24)包含具有多个无序层(18)的硅酸盐。
5.根据权利要求4的纳米复合材料组合物(10)，其中聚合物(14)置于多个无序层(18)之间。
6.根据权利要求1的纳米复合材料组合物(10)，其中所述纳米组成部分(24)和大组成部分(28)一起限定被配置以抑制气体透过纳米复合材料组合物(10)的聚合物(14)内的曲径(36)。
7.根据权利要求1的纳米复合材料组合物(10)，其中第一平均厚度(12)为0.5至2nm。
8.根据权利要求7的纳米复合材料组合物(10)，其中多层(18)各自具有100:1至1,000:1的长宽比。
9.根据权利要求7的纳米复合材料组合物(10)，其中第二平均厚度(34)为0.1至100μm。
10.根据权利要求1的纳米复合材料组合物(10)，其中所述大组成部分(28)均匀地分散于聚合物(14)内。
11.根据权利要求1的纳米复合材料组合物(10)，其中所述大组成部分(28)无规地分散于聚合物(14)内。
12.根据权利要求1的纳米复合材料组合物(10)，其中所述大组成部分(28)包括滑石。
13.一种纳米复合材料体系(42)，其包含：
基质(44)；和
置于基质(44)上且由纳米复合材料组合物(10)形成的涂层(46)，其中纳米复合材料组合物(10)包含：
聚合物(14)；和
充分分散于聚合物(14)内以限定聚合物(14)内的曲径(36)的阻透组分(16)，其中阻透组分(16)包含：
包含多层(18)且以基于100重量份的聚合物(14)20至40重量份的量存在的剥落纳米组成部分(24)，其中多层(18)各自具有第一平均厚度(12)；和
包含多个颗粒(30)且以基于100重量份的聚合物(14)10至20重量份的量存在的大组成部分(28)，其中多个颗粒(30)各自具有大于第一平均厚度(12)的第二平均厚度(34)。
14.根据权利要求13的纳米复合材料体系(42)，其中所述涂层(46)具有5至1,000μm的厚度(48)。
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