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本文选用天然有机材料淀粉和天然橡胶(NR)作为研究对象,通过简单易行的改性方法制备了性能优良、环境友好的淀粉/NR复合材料,具有较强的理论意义和应用前景。淀粉粒径较大,存在结晶结构,表面含有大量的羟基,可以通过活性小分子及大分子界面改性剂达到淀粉对橡胶材料补强的目的。首先通过直接混炼法制备了Si69原位界面改性和包覆改性的淀粉/NR复合材料。Si69的加入,可使淀粉/NR复合材料的焦烧时间延长,正硫化时间延后,改善了淀粉在橡胶中的分散性和加工性能;随着Si69用量的增加,tanδ峰值减小,力学损耗降低。由于Si69改善了淀粉的表面性质,增强了淀粉与NR基体的界面结合,使淀粉/NR复合材料的物理机械性能得到提高,特别是二次硫化后提高尤为显著。与原位改性法相比,Si69包覆改性可使淀粉分散更加精细,界面作用更强,因此少量Si69对淀粉进行包覆改性,即可使淀粉对NR产生较好的补强效果,并有效地降低复合材料的压缩疲劳生热。对Si69包覆改性的补强机理研究表明:经Si69包覆改性后的淀粉/NR复合材料的交联密度明显增加,二次硫化后交联密度进一步增加;在正常的混炼和硫化温度条件下,Si69分子中的硅氧烷基与淀粉的羟基发生缩合反应,并参与NR的硫化,破坏了淀粉自身的结晶结构和链水结晶,从而显著提高淀粉与NR间的界面结合作用,获得良好的补强效果。环氧化天然胶(ENR)对淀粉/NR复合材料具有显著的补强效果,不仅能提高复合材料的力学性能,还能有效地降低淀粉/NR复合材料的滚动阻力并提高其抗湿滑性能。当ENR-25用量为5phr时,改性淀粉/NR复合材料的综合性能最佳。在正常的混炼和硫化温度条件下,ENR的环氧基与淀粉的羟基发生开环反应,同时产生氢键作用,并与NR分子链共硫化,破坏了淀粉自身的结晶结构和链水结晶结构,可有效增强淀粉与NR基体间的界面结合,使淀粉在橡胶基体中的分散得到改善,综合性能显著提高。在上述研究的基础上,将Si69包覆改性的淀粉部分代替炭黑应用于NR/炭黑复合体系中。结果表明,与未改性淀粉/NR/炭黑复合材料相比,Si69包覆改性淀粉/NR/炭黑复合材料力学性能明显提高,滚动阻力显著降低,动态压缩疲劳生热性能和耐热空气老化性能得到改善,甚至优于NR/炭黑复合材料,且密度小于NR/炭黑复合材料。该研究对制备性能优良的绿色轮胎材料具有重要的理论研究意义及实际应用价值。