《納米微晶纖維素及其橡膠複合材料的製備、結構與性能》是依託華南理工大學，由古菊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米微晶纖維素及其橡膠複合材料的製備、結構與性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：古菊
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
炭黑和白炭黑是橡膠工業尤其是輪胎工業不可或缺的2種填料，本項目將納米微晶纖維素(Nanocrystalline Cellulose，簡稱NCC)作為橡膠的新型補強材料，經過近3年的前期研究，發現NCC對天然橡膠的補強效果優於白炭黑(Silica)和炭黑(CB)，部分取代Silica和CB後，可以很好地改善了天然橡膠的耐熱氧老化性能，同時還降低複合材料的生熱，改善曲撓龜裂性能和動態力學性能。NCC是從纖維素酸解得到的直徑在20~60nm，長度200～500nm 的棒狀結晶產物，它具有可再生、密度小、可取向、強度高等特點，而且製備方法簡便，價廉易得。本項目在前期工作的基礎上，擬對橡膠/NCC複合材料的結構與性能進一步深入研究，以期得到適合高性能輪胎和其他高性能橡膠製品用的橡膠/NCC複合材料，並通過研究揭示NCC與橡膠界面的相互作用及其補強機理。
結題摘要
炭黑和白炭黑由於其優異的補強能力而一直是橡膠工業最為重要的兩種補強填料。炭黑和白炭黑源於石化資源，不可再生，加工過程粉塵污染嚴重。同時，硫化膠製品難以降解和回收利用，造成嚴重的“黑色污染”。以可再生、可降解的新型材料替代炭黑和白炭黑補強橡膠對緩解資源危機和減輕環境污染具有重大意義。本項目採用不同方法從工業微晶纖維素以及多種廢棄生物質材料（木粉、廢紙、廢棉材料、蔗渣、秸稈）中提取尺寸穩定（直徑為20~100nm，長度為200~800nm）的棒狀納米微晶纖維素，並探究其改性前後部分替代炭黑和白炭黑後對橡膠性能的影響。結果表明，納米微晶纖維素部分替代炭黑和白炭黑後可改善二者在橡膠基體中地分散，進而改善膠料的加工性能。未改性納米微晶纖維素部分替代炭黑製備橡膠複合材料，與45phr炭黑補強的硫化膠相比，當 NCC的用量不超過10phr時，複合材料的拉伸強度、撕裂強度等力學性能可保持。且納米微晶纖維素的加入使硫化膠的壓縮生熱性能得到明顯改善，滾動阻力明顯降低。適量的KH-550 的加入可以改善 NR/NCC/CB 複合材料的耐磨耗性能和抗屈撓龜裂性能；添加粘合劑RH改性複合材料後，複合材料交聯密度整體提高，力學性能進一步改善，耐磨耗性提高；添加環氧化天然橡膠後，複合材料的力學性能明顯改善，熱穩定性相比於未改性時有所提高，動態力學性能變化不大。相比於NR/SiO2/NCC複合材料，KH550改性後複合材料的力學性能、耐磨耗性能和表觀交聯密度均有較大提高。本項目所製備的橡膠複合材料均可按照傳統橡膠製品加工工藝製備，方法簡易通用，可用於製備橡膠膠管、輪胎等通用橡膠製品。
