无机掺杂纳米粒子/天然乳胶纳米复合材料的制备及耐热老化性能研究

摘要

目前,有关纳米碳酸钙和纳米二氧化硅共同填充并协同增强天然乳胶(NRL)的研究鲜有报道。利用十二烷基三甲氧基硅烷(DDES)分别对纳米碳酸钙和纳米二氧化硅2种颗粒状无机纳米粒子进行表面改性,采用乳胶共混法制备改性无机纳米粒子/天然乳胶纳米复合材料,并对制备所得的复合材料进行不同时间的热氧老化。通过红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、接触角测定仪(CAMI)研究了改性前后纳米颗粒的结构和性能变化。采用橡胶加工分析仪(RPA)和扫描电镜(SEM)对天然乳胶复合材料的力学性能和微观结构进行了测试分析。结果表明:DDES的硅氧烷基团与颗粒状无机纳米粒子表面的羟基反应,在M-CaCO3、M-SiO2表面形成DDES接枝改性层,修饰后的纳米颗粒均匀地分散在天然乳胶中,并形成填料-乳胶交联网络结构;其中2种改性无机纳米粒子共同填充制备的CaCO3/SiO2/NRL样品性能较优,断面形貌均匀,储能模量(G’)大;经70℃,480 h热氧老化后拉伸强度及撕裂强度保持率分别为81.45%、38.54%,表现出优异的耐热氧老化性能。