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天然橡胶(NR),作为一种具有优越综合性能的可再生天然资源,具有高弹性、高强度、高伸长率和耐磨等特点,广泛应用于航空航天、国防军工、重型汽车、飞机轮胎、医用弹性体中。在国民经济建设中占有非常重要的地位。近年来,NR的国际市场价格居高不下,使我国大多数高消耗、劳动密集型和科技含量低的NR制品企业不堪重负。为应对这一严峻局势,有必要加强研究新工艺、应用高新技术,研发高性能NR复合材料。NR复合材料的加工方法通常都是在天然橡胶干胶中加入补强剂、硫化剂以及各种配合剂经干法混炼加工而成。混炼这一过程既消耗能源又污染环境,还严重危害操作人员的身体健康。因此,本文提出一种与传统“干法”混炼不同的新工艺,对具有更高分散效率、经济环保的“胶乳共混”的“湿法”工艺进行研究。本文采用胶乳共混法制备天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料,先用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂(MPS)改性纳米二氧化硅(SiO2),再经乳液聚合接枝上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)得到核壳结构的纳米二氧化硅粒子(SiO2-MPS-PMMA)最后将其与用MMA改性的天然胶乳(NR-PMMA)直接共混,制得天然橡胶／二氧化硅纳米复合材料。讨论了不同含量的纳米二氧化硅对复合材料性能的影响。采用红外光谱仪、透射电镜、扫描电镜、动态热机械分析仪、热重分析仪及橡胶拉伸测试机等分别对改性后的纳米二氧化硅、接枝PMMA改性的胶膜及所制备的天然橡胶复合材料进行了表征。红外光谱分析表明：MPS偶联改性后纳米二氧化硅表面引入了双键,在引发剂作用下单体MMA成功的接枝在偶联改性后的二氧化硅表面的MPS双键上,天然胶乳通过乳液聚合橡胶分子链上也接上了PMMA。透射电镜分析表明：用95%的乙醇为溶剂进行MPS偶联改性制备的Si02-MPS粒子分散性比用无水乙醇或蒸馏水为溶剂来的好,接枝PMMA改性的二氧化硅粒子即SiO2-MPS-PMMA,形成以PMMA为壳以Si02为核的核-壳结构的粒子,当MMA:SiO2=0.3时粒子的分散性最佳,粒径小且分布均匀,比单纯用MPS改性好,随着MMA含量的增加,接枝在二氧化硅表面的PMMA分子量增大,导致分子链相互缠绕,粒子以PMMA为桥梁而团聚,颗粒变大,MMA:SiO2=3时粒径超过100nm失去了纳米材料的意义。扫描电镜分析表明：接枝PMMA改性的复合材料NR-PMMA/SiO2-MPS-PMMA,材料的界面模糊,相容性好,当二氧化硅占干胶质量分数0.5%时,粒子在基体中分散均匀且粒径分布在30～60nm之间,随着二氧化硅量的增加,基体中出现二氧化硅网络结构,当二氧化硅量超过3%后粒子出现不同程度的团聚现象。动态热机械分析表明：NR-PMMA/SiO2-MPS-PMMA复合材料的玻璃化温度比未改性的复合材料的玻璃化温度高,材料耐低温性能好,且存储模量大,回弹性好。热重分析表明：乳液聚合制备SiO2-MPS-PMMA粒子时,当MMA:SiO2=0.3时单体MMA以均聚的方式聚合较多,接枝在二氧化硅表面的PMMA量相对较少；随着MMA含量的增加大部分的MMA都是以与二氧化硅表面接枝的方式发生聚合反应,导致接枝在二氧化硅表面的PMMA分子量大增。接枝PMMA改性的复合材料NR-PMMA/SiO2-MPS-PMMA热稳定性,比未改性的复合材料热稳定性提高,且随着材料中二氧化硅含量的增大而相应的提高。橡胶拉伸测试结果表明：同样含量的二氧化硅,复合材料NR-PMMA/SiO2-MPS-PMMA的力学性能比未改性的复合材料力学性能好,当二氧化硅占干胶的质量分数0.5%时材料的综合力学性能最好,随着二氧化硅含量的增加,由于二氧化硅粒子的网络结构的形成及团聚的原因,材料的力学性能有不同程度的下降。