摘要
目前，高分子材料迅速发展，在交通运输、医疗、航空航天等领域得到广泛应用，是我国经济发展的重要组成部分。随着“碳达峰、碳中和”概念的提出，高分子材料朝着高性能、绿色环保的方向发展。橡胶复合材料的液相混炼工艺是研究的重点。白炭黑的制备不依赖石油资源，作为橡胶的绿色补强填料可以显著提高抗湿滑性能。本文对乳聚丁苯/白炭黑液相混炼工艺进行了研究，通过白炭黑的有机杂化改性和无机杂化改性工艺改善白炭黑的分散性，提高橡胶复合材料的力学性能和抗湿滑性能，同时制备了一种绿色环保的钙盐系絮凝剂。本文的主要工作内容如下： （1）通过原位生成工艺在氧化石墨烯表面生成SiO2，制备了SiO2@GO无机杂化材料，将杂化材料添加到乳聚丁苯（ESBR）体系当中，制备了ESBR/SiO2@GO复合材料。通过SEM、XRD、FTIR等对SiO2@GO进行表征，并研究了SiO2@GO无机杂化材料对ESBR/SiO2@GO复合材料的力学性能、可加工性能和动态机械性能的影响。结果表明，SiO2均匀的接枝在GO表面，SiO2@GO无机杂化材料的分散性以及与橡胶基体的相容性得到改善，当GO与SiO2的质量比为3:10时，与ESBR/SiO2复合材料相比，ESBR/SiO2@GO复合材料的力学性能和抗湿滑性能分别提高了96.7%和20.6%。 （2）通过多巴胺辅助化学镀制备银纳米粒子包覆的SiO2@Ag无机杂化填料。并且，使用多巴胺对碳纳米管进行非共价键改性，在保持碳纳米管先天结构的基础上，提高碳管的分散性。将SiO2@Ag与CNT@PDA作为填料加入到乳聚丁苯中，在复合材料中建立1D-3D协同导电网络。一维CNT@PDA穿插在三维球形SiO2@Ag核壳粒子之间，有效地阻止了填料的团聚。并且，CNT@PDA也可以作为桥梁与SiO2@Ag 相互作用，有利于ESBR 复合材料中电荷的高效转移。ESBR/CNT@PDA/SiO2@Ag复合材料的最佳电导率为0.2 S/cm，高于使用单种填料，在较低拉伸应变下仍然保持较高的电导率。与ESBR/CNT@PDA相比， ESBR/CNT@PDA/SiO2@Ag复合材料的力学性能提高105.4%。 （3）将环氧功能化弹性体（乙烯-乙酸乙烯酯-甲基丙烯酸酯三聚物）（EVMG）作为大分子改性剂，通过两步改性的方法制备了SiO2@EVMG有机杂化材料。多巴胺在SiO2表面自聚合形成了一个聚多巴胺（PDA）层。利用PDA的氨基和邻苯二酚与EVMG的环氧基团之间发生的开环反应，将EVMG包覆在SiO2表面。在不使用硅烷偶联剂的情况下制备了ESBR/SiO2@EVMG复合材料。改善了SiO2@EVMG的分散性，提高了SiO2@EVMG与ESBR之间的界面相容性。与ESBR/SiO2相比，ESBR/SiO2@EVMG复合材料的拉伸强度、耐磨性和抗湿滑性能分别提高了63.1%、30%和26.5%。 （4）利用CaCl2、蒙脱土、十二烷基二甲基甜菜碱（BS）按一定比例配成绿色环保钙盐体系的非酸絮凝剂溶液，采用逆絮凝的工艺进行絮凝。研究了不同CaCl2和BS份数、转速对絮凝时间的影响。将使用绿色钙盐系絮凝剂制备的橡胶复合材料与传统机械混炼、CaCl2絮凝制备的复合材料的性能进行对比，结果表明，绿色钙盐系絮凝剂具有较好的絮凝效果，并且制备的复合材料的力学性能优于机械混炼制备的橡胶复合材料的力学性能。
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