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海洋贻贝粘附蛋白(MAPs)的发现开创了(聚)多巴胺表面仿生修饰及功能化的研究先河。此外,聚多巴胺(PDA)亦可被视作一种合成黑色素,具有与天然黑色素类似的自由基捕捉活性。本研究中以多巴胺改性粘土(PDA-MMT)作为橡胶基体的增强填料,制备出具有优异力学性能及热氧稳定性的橡胶/粘土纳米复合材料。首先,利用多巴胺单体在碱性有氧水溶液下自聚交联,以浸渍法制备出均匀分散的PDA-MMT (TEM & XPS)。PDA的形成及结构类似于天然黑色素,其含有大量半醌自由基,表现出独特的自由基特性,因此可以提供电子偶合猝灭有害自由基,发挥出显著的捕捉活性(DPPH分光光度法)。其次分别以乳液絮凝法将PDA-MMT引入天然橡胶NR及丁苯橡胶SBR基体,制备高性能橡胶/粘土纳米复合材料。改性粘土与橡胶分子链通过强氢键作用发生键合,界面作用较强,呈纳米级均匀分散(XRD & TEM)。 PDA-MMT的引入一方面诱导橡胶分子重新取向分散外应力,一方面提高橡胶交联网络的结构性(1H-NMR),共同促进了复合材料力学性能的提高。同时,PDA-MMT仿生天然黑色素的自由基捕捉活性,显著抑制基体在热氧老化过程中断链自由基的生成,提高基体的热氧稳定性。PDA-MMT的化学捕捉过程通过原位热氧老化实验观察证实(ESR)；复合材料的热氧稳定性可以通过动力学计算(Flynn-Wall-Ozawa法)及降解产物的红外光谱分析(TG-IR)来评价。综上,PDA-MMT的引入满足橡胶/粘土纳米复合材料的界面设计原则,所制备天然橡胶/粘土纳米复合材料兼具高分散性、强界面作用和交联网络结构性,使得橡胶基体的力学性能显著提高。且均匀分散的PDA-MMT不仅起到良好的物理阻隔性,更具有自由基化学抑制活性,共同为丁苯橡胶／粘土基体带来优异的热氧稳定性。