多形态多维度微晶纤维素-SiO₂杂化体的制备及其在橡胶中的应用研究

【作者】 孙举涛； 刘晓玲； 梁云昊； 王丽丽；

【机构】 青岛科技大学高分子科学与工程学院； 安徽大学安徽省绿色高分子材料重点实验室；

【摘要】 纤维素是一种广泛存在于自然界的多糖类生物材料,由纤维素经过简单降解制得的微晶纤维素（MCC）具有较完整的结晶结构和优异的力学性能,具有作为橡胶材料补强性填料的潜力。与炭黑和白炭黑这些传统填料相比,MCC具有来源广、成本低、可再生、可降解、环境友好和低密度等诸多优点,符合绿色轮胎及其他橡胶制品轻量化的要求^[1]。但MCC粒径大,与橡胶基体的相容性较差,因此补强效果较差,限制了其在橡胶工业中的应用^[2,3]。本文先将MCC用NaOH溶胀,控制吸附在溶胀MCC表面的NaOH水膜厚度。以吸附的NaOH水膜为"微反应器",以正硅酸乙酯和Si69为硅源,采用溶胶-凝胶技术在溶胀的MCC中生长纳米SiO₂。通过控制"微反应器"的厚度和溶胶-凝胶条件,可制备出具有不同尺度的球状、棒状、管状的纳米SiO₂,得到多形态、多维度的MCC杂化材料,如图1所示。将杂化改性的微晶纤维素应用于高乙烯基溶聚丁苯橡胶SSBR/SiO₂的胶料体系中,并部分取代白炭黑。研究结果表明,相对于未改性的微晶纤维素,杂化改性的纤维素可以提高填料的基体中分散,有效提高了硫化胶的物理机械性能,并降低其疲劳温升。更多还原