1、橡膠納米復(fù)合材料是指以橡膠為基體（連續(xù)相）、填充顆粒以納米尺度(小于100nm)分散于基體中的新型高分子復(fù)合材料。本文主要研究了三種橡膠納米復(fù)合材料:丁苯橡膠/白炭黑納米復(fù)合材料、氫化丁腈橡膠/白炭黑納米復(fù)合材料和丁苯橡膠/華光炭黑納米復(fù)合材料，分別討論了這三種橡膠納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)和性能。
　　 論文第一部分詳細(xì)研究了濕法制備丁苯橡膠/白炭黑納米復(fù)合材料的技術(shù)及材料的結(jié)構(gòu)與性能，前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該技術(shù)存在的最大問(wèn)題是白炭黑在

2、與丁苯膠乳共絮凝的過(guò)程中有極大的沉降損失，不能完全復(fù)合進(jìn)入橡膠基體中。本文主要采用了兩種方法來(lái)解決該問(wèn)題。
　　 第一種方法為干法有機(jī)化處理白炭黑表面，然后將有機(jī)改性后的白炭黑在機(jī)械攪拌力的作用下混入水中制得有機(jī)化白炭黑的水漿，再與丁苯膠乳混合，加入絮凝劑破乳，經(jīng)干燥、混煉和硫化，得到丁苯橡膠/白炭黑納米復(fù)合材料，這種方法也被稱(chēng)為間歇濕法復(fù)合技術(shù)。研究了偶聯(lián)劑與白炭黑混合分散次數(shù)、偶聯(lián)劑用量以及有機(jī)化白炭黑水漿濃度對(duì)復(fù)合材料性能

3、的影響，結(jié)果表明，偶聯(lián)劑與白炭黑最佳混合分散次數(shù)為15次;有機(jī)化白炭黑水漿濃度最優(yōu)為15％;隨著偶聯(lián)劑用量的增大，處理時(shí)間的延長(zhǎng)，白炭黑表面有機(jī)化改性程度提高，偶聯(lián)劑的接枝率提高，復(fù)合材料的力學(xué)性能提高。該間歇濕法復(fù)合技術(shù)制備得到的復(fù)合材料同傳統(tǒng)干法制備得到的復(fù)合材料對(duì)比發(fā)現(xiàn)，濕法復(fù)合中偶聯(lián)劑的利用效率較低，膠料的焦燒時(shí)間延長(zhǎng)，材料的定伸應(yīng)力低，但撕裂性能較好。
　　 第二種方法為水相有機(jī)化處理白炭黑表面，即先將親水的白炭黑在強(qiáng)

4、機(jī)械攪拌下混入水中制得白炭黑水漿，然后滴加偶聯(lián)劑，加熱兩者反應(yīng)后得到有機(jī)化的白炭黑水漿，再與丁苯膠乳混合、絮凝、干燥、混煉和硫化，得到丁苯橡膠/白炭黑納米復(fù)合材料，這種方法也被稱(chēng)為連續(xù)濕法復(fù)合技術(shù)。研究了不同制漿工藝、偶聯(lián)劑與白炭黑水漿反應(yīng)時(shí)間以及不同白炭黑復(fù)合份數(shù)對(duì)復(fù)合材料性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增大白炭黑水漿的粘度（濃度），延長(zhǎng)攪拌的時(shí)間，可以減小白炭黑顆粒在水中的尺寸，同時(shí)延緩白炭黑的沉降，最優(yōu)的水漿固含量為15％。隨著偶聯(lián)劑反應(yīng)時(shí)

5、間的延長(zhǎng)，有機(jī)化白炭黑在水相中的顆粒尺寸變大，白炭黑在復(fù)合過(guò)程中的損失減小。與干法混煉相比，濕法復(fù)合制得的材料具有精細(xì)均勻的填料分散，高的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，低的門(mén)尼粘度、永久變形、動(dòng)態(tài)溫升和動(dòng)態(tài)壓縮永久變形，兩者具有一致的硬度、定伸應(yīng)力和磨耗性能。另外，采用該連續(xù)濕法復(fù)合技術(shù)制備可以制得填料分散優(yōu)良且性能保持良好的高填充(100phr)的丁苯橡膠/白炭黑納米復(fù)合材料。
　　 論文第二部分研究了原位改性分散技術(shù)中的工藝參數(shù)，如偶

6、聯(lián)劑用量、熱處理時(shí)間、熱處理溫度對(duì)白炭黑填充氫化丁腈橡膠納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，采用Payne效應(yīng)表征了復(fù)合材料中的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)，填料的微觀分散隨著偶聯(lián)劑用量的增大、熱處理溫度的提高和熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)而提高。發(fā)現(xiàn)該體系中不同于白炭黑填充非極性橡膠體系的反?，F(xiàn)象，即常溫下加入KH570會(huì)造成HNBR/白炭黑混合物中填料分散變差，經(jīng)熱處理或室溫長(zhǎng)時(shí)間的停放，填料的分散狀況會(huì)變好。分析原因知該現(xiàn)象與偶聯(lián)劑KH570、白炭黑表面

7、硅羥基、HNBR大分子鏈上的氰基三者之間的相互作用存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系有關(guān)。
　　 論文的第三部分研究了一種新型的具有特殊中空結(jié)構(gòu)和高結(jié)構(gòu)度的炭黑——華光炭黑( HG-CB)填充丁苯橡膠納米復(fù)合材料的性能。通過(guò)力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、功能性能的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)隨著華光炭黑用量的增大，華光炭黑在丁苯橡膠基體中形成了完善的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，SBR/HG-CB復(fù)合物的門(mén)尼粘度、小應(yīng)變下的儲(chǔ)能模量值都大幅度上升;結(jié)合膠在填料含量為25phr時(shí)可以測(cè)得，并