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氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的前驱体,由于其独特的结构所带来的高强度,在橡胶复合材料展示出重大的科学意义和应用价值。大量实验和理论表明,石墨烯能够在基体中的功能性发挥最大化的关键所在是其必须保持着单片层、大尺寸的结构以及和基体间强有力的界面结合作用。因此,如何高效、无污染的将薄层、大尺寸的石墨烯加入并保持在基体中,对于当下的石墨烯工业化应用是非常关键的。本文通过喷雾干燥制备了杂化填料GO@SiO2并将其应用于绿色轮胎胎面胶中,具体进行了以下几方面的探究:(1)将喷雾干燥技术和纳米杂化填料GO@SiO2的制备相结合,使得GO的工业化应用成为了可能。通过对比传统烘干的氧化石墨烯(O-GO)、喷雾干燥的氧化石墨烯(S-GO)以及杂化填料GO@SiO2所制备的胎面胶复合材料的性能,结果表明喷雾干燥技术可以有效的保留GO在基体中的大尺寸、薄层及多褶皱结构,是大幅改善胎面胶的机械性能、耐磨性以及耐疲劳生热的关键。(2)选用了γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、γ-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)、脲丙基三甲氧基硅烷(UPTS)预处理白炭黑,将其和GO水溶液预混并通过喷雾干燥制备了具有双向官能团的不同硅烷偶联剂的杂化填料GO@SiO2。应用于绿色轮胎胎面胶中,结果表明GO的加入可以有效地提高基体的机械性能,同时硅烷偶联剂为KH550且在GO填充份数为3phr时,其机械性能和耐磨性最好且滚动阻力较低;KH550作为中间桥梁有机的将GO和SiO2有机的连接,形成了高度互穿隔离网络。(3)研究了 KH550变量对胎面胶综合性能的影响规律,随着KH550用量的增大,其接枝率逐渐增大,基本力学性能、耐磨性和耐疲劳生热性能较为突出。透射电镜结果表明,KH550的加入可以显著改善填料的分散性,但少量的KH550并不能形成完善的交联网络,在其用量为10%时,填料在基体中有着良好的分散且形成了致密的交联网络;在阿克隆测试中表面磨痕平滑且更浅,同时胎面胶有着非常低的损耗因子和优异的耐疲劳生热性能。