共价键合二氧化硅/氧化石墨烯对天然橡胶的多尺度和界面增强及在环保高性能轮胎胎面中的应用

摘要

将零维(0D)Si69改性的二氧化硅纳米颗粒(MS)和KH 550官能化的二维(2D)多层氧化石墨烯(KGO)组成的纳米复合物通过胶乳法制备了天然橡胶(NR)纳米材料,研究了纳米材料的多尺度增强和界面强化.结果表明,通过MS和KGO表面活性极性官能团之间良好的H键相互作用形成了0D/2 D杂化复合物(即MSKGO),后者与异戊二烯单元通过Si 69的硫化物相互作用和非极性相互作用与氧化石墨烯(GO)形成NRMSKGO的三维网络结构;在干燥和固化过程中,H键网络结构转化为共价键网络结构,同时GO部分转变为还原氧化石墨烯(RGO).含有质量分数为3％GO的复合材料的200％定伸应力和拉伸强度分别提高9.47倍和1.36倍;仅使用10份含质量分数1％GO的复合材料替代10份NR制备的轮胎胎面,不仅使炭黑降低5份,且耐磨性和抗湿滑性分别提高了44.5％和14.6％,滚动阻力下降了5.1％.