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木质纤维素/蒙脱土复合材料(Lignocellulose/Montmorillonite,LNC/MMT)是一种性能优异的有机/无机复合材料,具有无毒、无污染、低密度、高表面活性等特点。将LNC/MMT作为橡胶补强填料使用时,可以提高橡胶的综合性能,减少化石资源的使用,降低工业成本。炭黑-白炭黑双相填料(Carbon black-silica dual-phase filler,CSDPF)是一种新型橡胶补强剂,能够改善填料在橡胶中的分散性,在保证耐磨性等基础上,降低滚动阻力,综合性能突出。选用LNC/MMT部分替代CSDPF来补强橡胶,可以实现木质纤维素和蒙脱土的高价值利用,同时减少化石能源的使用,有利于生态环保。采用插层复合法和溶胶-凝胶法分别制备出LNC/MMT和CSDPF系列橡胶补强剂,采用粒度分析、SEM、XRD和TG对其进行了表征。通过LNC/MMT部分替代不同白炭黑含量的CSDPF补强天然橡胶,制备出LNC/MMT/CSDPF/NR复合材料,探究了 LNC/MMT的份数及CSDPF的种类对橡胶复合材料力学性能、硫化性能、加工性能、热稳定性及老化性能的影响,确定综合性能突出的配方;并在此基础上分别考察了间-甲粘合体系、环氧化天然橡胶(Epoxidized natural rubber,ENR)对LNC/MMT/CSDPF/NR复合材料性能的影响。LNC/MMT对天然橡胶具有补强效果,部分替代CSDPF可以提高橡胶复合材料的力学性能,随着LNC/MMT份数的增大,拉伸强度表现出先增后减的趋势,撕裂强度和硬度逐渐减小,断裂伸长率逐渐增大;橡胶的交联程度增大,硫化时间延长,热稳定性降低,抗老化性能提升;弹性模量G’减小,Payne效应降低,填料的分散性得到改善,损耗因子tanδ增大。当LNC/MMT与白炭黑含量为15%的CSDPF按份数比10:30配合使用时,橡胶复合材料的综合性能突出,其拉伸强度为27.67MPa,撕裂强度为51.21kN/m,断裂伸长率为810.2%,邵氏A硬度为 63.5。粘合体系在高温下生成粘合树脂,可以提升橡胶基体与其他材料之间的粘结强度,使橡胶制品的性能或使用寿命等获得提升。添加粘合体系后,橡胶复合材料的力学性能出现下降,随着粘合体系份数的增大,拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率先减后增,邵氏A硬度逐渐增大;胶料的流动性降低,交联程度增大,硫化时间延长,硫化速率降低;弹性模量G’逐渐增大,Payne效应逐渐增强,损耗因子tanδ逐渐增大。当粘合体系为3份时,橡胶复合材料综合性能最优,相比于未使用粘合体系时,拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率分别降低了 2.2%、3.0%、8.5%,硬度增大了 0.3%。ENR的环氧基团可以与活性填料发生反应,同时参与橡胶硫化过程,可以改善填料在橡胶中的分散状态,从而改善填料对橡胶的补强效果,提高橡胶材料的性能。随着ENR用量的增大,拉伸强度和撕裂强度先增后减,断裂伸长率先减后增,硬度逐渐下降;胶料的交联程度提升,流动性降低,硫化时间延长,硫化速率下降;弹性模量G’和Payne效应先增后减,损耗因子tanδ逐渐增大。当添加5份ENR时,橡胶复合材料的综合性能突出,相比于未使用ENR时,拉伸强度、撕裂强度分别提升了 4.3%、10.9%,断裂伸长率、硬度分别下降了 5.5%、1.8%。图[49]表[18]参[94]。