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纳米复合技术被称作21世纪的主导技术,橡胶纳米复合材料制备过程中要解决的两大关键问题是填料的分散和界面作用问题。白炭黑是制造低滚阻绿色轮胎的理想填料,但由于表面羟基的大量存在,白炭黑自身易形成聚集体且与橡胶基体间的相容性差,这导致白炭黑与橡胶共混困难、且白炭黑不易在橡胶中分散。白炭黑经硅烷偶联剂改性后再用于橡胶中,能改善分散和加强界面作用,取得更好的橡胶补强效果。但使用传统的硅烷偶联剂存在着挥发性有机化学物(VOC)排放量高、胶料易焦烧等问题,且传统的硅烷偶联剂难溶于水,不适用在更加清洁节能的湿法改性工艺过程中使用。因此,本文通过在传统的硅烷偶联剂上接枝端羟基聚氧乙烯醚链段来制备一种新型硅烷偶联剂M-Si69,并对M-Si69改性的白炭黑/天然橡胶复合材料各项性能进行考察。首先采用双-[(γ-三乙氧基)硅丙基]四硫化物(Si69)与脂肪醇聚氧乙烯醚9反应制备M-Si69,并采用FTIR、1HNMR、LC-MS对M-Si69进行结构表征。然后将M-Si69用于水相湿法絮凝母胶,发现M-Si69能够实现对白炭黑的改性和实现白炭黑与天然胶乳无损絮凝共沉降。利用原位干法和水相湿法两种混炼工艺,将M-Si69应用于白炭黑/天然胶复合材料体系中。通过对比分析两种不同的制备工艺,证实了湿法复合技术相较原位干法混炼技术工艺简单、绿色环保、省时节能,且白炭黑的分散更均匀。论文同时对比了同等份数的M-Si69与Si69原位干法工艺制备的白炭黑/天然胶复合材料的性能。本论文还对比了原位干法工艺和水相湿法工艺条件下,M-Si69的用量对白炭黑/NR复合材料体系制品性能的影响。确定了干法和湿法工艺条件下M-Si69的最佳用量分别为lOphr 和 7.5phr。碳纳米管可用做功能性填料,但由于碳纳米管材料表面光滑呈惰性,与橡胶基体的界面结合弱,制约了碳纳米管在纳米复合材料中性能的发挥。本部分课题通过同江苏第一元素公司合作制备了一种新型的表面粗粒化的碳纳米管(CNTr),首次将这种新型表面结构的碳纳米管用于丁苯橡胶体系,通过简单的共混实现CNTr在丁苯橡胶基体中呈单根均匀分散,随着CNTr填充份数的增大,CNTr/丁苯橡胶的力学性能、电性能、导热性能都逐渐提高。CNTr填充份数为30phr时,CNTr/丁苯橡胶复合材料拉伸强度提高6倍、300%定伸应力提升6.71倍、导热率提升1.5倍数,体积电阻率降为原来的17%。CNTr/丁苯橡胶复合材料定伸应力、撕裂强度、导热性能明显大于同等填充份数的N330碳黑/丁苯橡胶复合材料。