植物多酚對橡膠-填料復(fù)合材料界面與性能的影響.pdf

1、基于植物多酚的表面多羥基、與無機(jī)金屬的絡(luò)合作用等特性，通過簡單共混的方法將植物多酚應(yīng)用于橡膠/填料復(fù)合材料。通過設(shè)計(jì)和構(gòu)筑橡膠基體與填料的界面，研究原料、工藝條件等對界面形成和界面結(jié)構(gòu)的影響，探索界面對橡膠復(fù)合材料性能的影響并表征了相關(guān)的界面作用，期望為植物多酚在橡膠和其它高分子材料中的應(yīng)用提供必要的支持和依據(jù)。
　　 分別以天然橡膠(NR)和丁苯橡膠(SBR)為基體，碳酸鈣(Calcium carbonate，CaCO3)、白

2、炭黑(Silica)和埃洛石納米管(Halloysite nanotubes，HNTs)為填料，茶多酚(Tea polyphenols，TP)和單寧酸(Tannic acid, TA)為界面改性劑，研究了界面的形成以及界面結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料性能的影響，探索界面結(jié)構(gòu)與橡膠基復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)系。結(jié)果表明，植物多酚會顯著影響橡膠/填料體系的硫化性能，植物多酚的引入顯著改善了橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能，當(dāng)添加適當(dāng)份數(shù)的植物多酚時(shí)，NR/CaCO3和

3、SBR/CaCO3復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度分別提高了35.3％和38.5％NR/Silica和SBR/Silica復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度分別提高了13.7％和27.7％，NR/HNTs和SBR/HNTs復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度分別提高了24.4％和30.6％; NR體系動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究顯示，加入TP后，NR復(fù)合材料的低溫儲能模量顯著增加，Tg明顯升高。
　　 通過場發(fā)射掃面電鏡(FE-SEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和X射線光電子能譜(

4、XPS)等研究了植物多酚與填料之間的作用，探索界面結(jié)構(gòu)與橡膠/填料復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)系。FE-SEM結(jié)果表明，植物多酚的加入使三種填料在橡膠基體中分布更加均勻，斷面孔洞更少，界面作用得到增強(qiáng)。FTIR和XPS研究表明，加入植物多酚后，一方面，多酚表面和CaCO3之間存在較強(qiáng)的絡(luò)合作用和/或氫鍵作用，和Silica之間存在較強(qiáng)的氫鍵作用，和HNTs之間存在較強(qiáng)的氫鍵作用，另一方面，植物多酚和橡膠硫化體系中的Zn2+之間存在較強(qiáng)的絡(luò)合作用

5、，說明植物多酚的引入顯著改善了填料與橡膠基體之間的界面作用。
　　 選擇硼酸鎂晶須(MgBW)作為耐磨改性劑，研究了其對NR體系耐磨性能的影響。結(jié)果表明MgBW會顯著改善NR復(fù)合材料的耐磨性，采用偶聯(lián)劑改性和添加茶多酚改善界面會進(jìn)一步改善復(fù)合材料的耐磨性能。當(dāng)添加7.5 phr未改性和改性MgBW時(shí)，復(fù)合材料的阿克隆磨耗分別減少了15.87％和31.24％，同時(shí)復(fù)合材料的力學(xué)性能也有一定程度的改善。采用XPS研究了植物多酚對Mg