木质素是自然界第二大可再生的芳香族高分子化合物。将木质素作为橡胶补强剂来制备木质素/橡胶复合材料已成为研究热点之一,既可以减少环境污染,又能够节约石化资源,对于推动木质素的高值化、规模化利用具有重要意义。由于木质素颗粒大、与橡胶的相容性差,其对橡胶的补强性能较差,难以达到工业应用的要求。本文受到贻贝足丝仿生研究的金属配位键机理的启发,将金属配位键引入到木质素基NBR复合材料中,以获得性能优异的复合材料。首先,采用木质素、NBR和ZnCl₂机械共混法制备了含有配位键的木质素/NBR二元复合材料。结果表明,ZnCl₂的配位作用促进了NBR的硫化进程,增大了复合材料的硫化速度和交联密度。金属配位键的存在增大了木质素与NBR链段的界面作用,使复合材料的杨氏模量、300%定伸应力和硬度都得到提高,但由于木质素本身粒径较大,复合材料的断裂拉伸强度没有明显提高,难以达到工业应用的要求。进一步,采用木质素与炭黑复配共同补强NBR,并引入锌基配位键,制备了木质素/炭黑/NBR三元复合材料。结果表明,木质素/炭黑/NBR复合材料包含了由硫共价键和金属配位键构成的双重交联网络,在外力的作用下,锌基配位键先于共价键断裂,并耗散大量的能量,显著提高了复合材料的拉伸强度和杨氏模量。同时,锌基配位键提高了木质素与NBR的相容性,促进了木质素在NBR橡胶基体中的均匀分散。木质素/炭黑/NBR复合材料的玻璃化转变温度、热稳定性和高温耐油性也同时提高。NBR/PVC复合材料兼具NBR的耐油性和PVC的耐臭氧老化性、阻燃性等优点,向NBR/PVC复合材料添加补强剂,可以改进其物理机械性能。为了提高木质素的补强性能,本文进一步采用ZnCl₂在木质素/炭黑/NBR/PVC四元复合材料中构建锌基金属配位键。结果表明,木质素/炭黑/NBR/PVC复合材料包含了由硫共价键、PVC物理交联和金属配位键构建的三重交联网络。复合材料具有较高的拉伸强度、杨氏模量和硬度。金属配位键在拉伸过程中起到了耗散能量的作用,同时也阻碍了复合材料的弹性恢复。在100 ^oC热氧老化72 h,ZnCl₂的添加促进了复合材料中PVC组分的分解,PVC的物理交联作用减弱,杨氏模量大幅降低,复合材料的热稳定性有所下降。本文通过构建锌基金属配位键,制备了具有良好力学性能的木质素基NBR复合材料,重点研究了金属配位键对木质素与NBR基体界面相容性的影响机制,揭示金属配位键对木质素基NBR复合材料的性能调控机理,建立木质素基高分子复合材料制备的新方法,为实现木质素资源在高分子材料中的大规模应用奠定基础。