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纤维素是自然界广泛存在的天然可降解材料,纤维素纳米晶(NCC)具有很高的强度和模量可以用于聚合物基复合材料的补强。但NCC制备工艺复杂,成本高,而且由于其高的极性和比表面积,使NCC在与聚合物基体复合过程中极易团聚,从而限制了其应用。本论文通过低温碱/尿素体系制备纤维素水溶液(CEL),随后分别采用共凝沉法以及原位析出法使NCC在天然胶乳(NRL)中原位分散,制备了NCC/NR复合材料。然后基于溶胶-凝胶技术使用硝酸锌对析出的纤维素进行杂化制备NCC-ZnO杂化体,应用不同的杂化工艺控制杂化体的析出形貌以及粒径。通过对复合材料进行力学性能测试以及微观形貌表征NCC及NCC-ZnO杂化体对天然橡胶的补强效果及其在基体中的形貌。共凝沉法是将CEL加水稀释后逐滴滴入NRL中,在NRL破乳过程中使NCC在橡胶基体中共凝沉。在10℃下CEL经过去离子水稀释为原质量的三倍制备的复合材料力学性能最高,3phr的NCC可以显著提高硫化胶的拉伸性能和撕裂性能;SEM照片显示NCC主要以圆球状、棒状分布在基体中。原位析出法是让NCC在其水溶液中析出,然后再将其滴入NRL中并使用稀乙酸破乳即可制备NCC/NR复合材料。当析出温度为30℃,CEL稀释两倍时,制备出的复合材料力学性能最佳,此时NCC以200-300nm的圆球状分散在橡胶中。在纤维素析出过程中,加入硝酸锌使ZnO在纤维素的诱导作用下析出,制备纤维素/ZnO杂化体。杂化材料呈现为直径1.5μm、长度大于20μm棒状结构。纤维素/ZnO杂化体可以效提高橡胶的硫化速度提高天然橡胶的拉伸强度、撕裂强度等力学性能。