松香接枝纳米纤维素增强天然橡胶复合材料的制备及性能研究

郭晓亮,祁思迈,王春鹏,王基夫*,储富祥

(1.中国林业科学研究院 林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;国家林业和草原局 林产化学工程重点实验室;江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏 南京210042;2.南京林业大学 江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏 南京210037)

天然橡胶被广泛应用于制造手套、轮胎、粘合剂等[1-3],但由于其强度较低,通常需加入纳米填料增强天然橡胶力学性能[4-5]。炭黑和白炭黑是传统的天然橡胶填料,但在补强橡胶的同时存在一定问题。炭黑对石油依赖性强[6-7],且属于2B类致癌物[8];白炭黑不可再生且表面存在较多羟基,在橡胶中不易分散[9]。纤维素是植物纤维的主要成分,是自然界中储量最丰富的天然可再生材料,近年来受到高度关注[10-12]。纤维素纳米纤维(CNF)和纤维素纳米晶体(CNC)具有高结晶度、高拉伸强度和高抗张强度等优异的性能[13],有较大的比表面积且可生物降解[14],并具有可替代传统填料增强天然橡胶的潜力。Kumagai等[15]采用湿法研磨制得CNF并将其混入天然橡胶中,发现长度小于0.1μm的CNF可在不影响天然橡胶断裂伸长率的同时显著增强其拉伸强度。Blanchard等[16]将CNC混入交联度较低的乳胶手套中,通过浸渍和溶剂浇筑制备成薄膜,结果表明:随着CNC的加入,乳胶的拉伸强度和弹性模量显著提高。然而由于CNC表面存在大量亲水性羟基,降低了CNC在亲油性的天然橡胶中的分散性,因此需要对CNC表面进行疏水性改性。松香是我国重要的可再生资源,其中含有多种树脂酸,具有三环二萜骨架结构,表现出明显的疏水性、刚性等[17]。……