【摘 要】
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炭黑在橡胶工业中用量大,但能耗高且环境污染严重。纳米晶纤维素（NCC）结构高度有序,比表面积大、密度低、强度高、模量大、可降解,取代炭黑用作三元乙丙橡胶（EPDM）补强剂成为发展热点。然而,NCC易团聚难分散,且与EPDM表面基团排斥,必须进行有效的改性才能实现补强增韧作用。本文以十八酸钠、甜菜碱、聚山梨酯-80溶液为改性剂,以正己烷为交换剂,NCC悬浮液经高速剪切搅拌、水浴加热、离心过滤实现改性
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炭黑在橡胶工业中用量大,但能耗高且环境污染严重。纳米晶纤维素（NCC）结构高度有序,比表面积大、密度低、强度高、模量大、可降解,取代炭黑用作三元乙丙橡胶（EPDM）补强剂成为发展热点。然而,NCC易团聚难分散,且与EPDM表面基团排斥,必须进行有效的改性才能实现补强增韧作用。本文以十八酸钠、甜菜碱、聚山梨酯-80溶液为改性剂,以正己烷为交换剂,NCC悬浮液经高速剪切搅拌、水浴加热、离心过滤实现改性。改性NCC与EPDM密炼、薄通、硫化,成型后进行性能测试。实验结果表明十八酸钠、甜菜碱、聚山梨酯-80均在NCC表面成功接枝,降低了NCC羟基含量,提高了疏水性和热稳定性。主要创新性成果如下:（1）改性溶液溶剂对改性NCC增强EPDM效果影响较大。EPDM中加入十八酸钠/水溶液改性NCC,拉伸强度从10.5 MPa提升到13.9 MPa,断裂伸长率从402.1%提升至581.4%,200%定伸应力从3.6 MPa提升到4.9 MPa,撕裂强度从28.7 kN/m提升至34.7 kN/m,力学性能提升较大;EPDM中加入十八酸钠/乙醇溶液改性NCC,拉伸强度为12.0 MPa,断裂伸长率为459.4%,200%定伸应力为3.8 MPa,撕裂强度为26.4 kN/m,力学性能提升不明显。（2）改性剂对NCC的结构与性能影响显著。NCC压膜水接触角为40.4°,十八酸钠、甜菜碱、聚山梨酯-80改性NCC压实薄膜水接触角分别为118.8°、118.4°、118.1°,亲油性增强;NCC热解起始温度为285℃,十八酸钠、甜菜碱、聚山梨酯-80改性NCC热解起始温度分别为310℃、320℃和315℃,热稳定性显著提升。（3）改性NCC对EPDM强韧化起到显著作用。加入0.6 phr十八酸钠改性NCC的EPDM断裂伸长率最高,加入1.0 phr十八酸钠改性NCC的EPDM撕裂强度最高;加入0.8 phr甜菜碱改性NCC的EPDM加工性能最好,加入1.0 phr甜菜碱改性NCC的EPDM硫化性能、拉伸强度、200%定伸应力和硬度最高;加入1.0 phr聚山梨酯-80改性NCC的EPDM压缩永久变形最低、耐磨耗性能最佳。
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