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继石墨烯发现后,类石墨烯结构的二硫化钼迅速获得了研究者们的广泛关注。二硫化钼是“三明治夹心”结构的二维层状化合物,凭借其独特的化学、物理性能成为电池、催化剂、光电子器件、复合材料等领域的研究热点。本学位论文以二硫化钼为原料,采用丁基锂插层法制备单片层二硫化钼(Mo S2)水分散体,通过乳液共混法将其与胶乳复合,再将所得母炼胶与白炭黑(炭黑)进行混炼,以期能以少量Mo S2的加入显著改善白炭黑(炭黑)在橡胶基体中的分散,从而提高橡胶复合材料的综合性能。进一步,我们将Mo S2水分散体与聚乙二醇复合、冷冻干燥,获得的二硫化钼/聚乙二醇复合物(Mo S2-PEG)能直接在开炼机上与填料进行混炼,从而为这一方法的实际应用提供可能。本论文的研究内容包括以下三方面:(1)通过乳液共混法将Mo S2水分散体与天然橡胶胶乳(NR Latex)复合,然后在哈克中加入白炭黑及橡胶助剂,最后在开炼机上加入硫磺制得NR/Si O2/Mo S2复合材料(NR/Si O2=100/30)。研究发现,少量Mo S2的加入即可显著改善白炭黑在橡胶中的分散。当加入3份Mo S2时,NR/Si O2/Mo S2复合材料的模量(M300)和拉伸强度为3.37 MPa和30.31 MPa,分别提高了70%和60%;动态压缩生热降低了17℃。根据动态光散射测试和粘结能变化(ΔW)与填料表面能的关系,Mo S2与白炭黑之间的静电排斥作用、表面能差异以及异质填料间的隔离作用是Mo S2显著改善白炭黑分散的原因。(2)采用乳液共混法将Mo S2水分散体与丁苯橡胶胶乳(SBR Latex)复合,再通过直接开炼法与炭黑混炼制备SBR/CB/Mo S2复合材料(总填料份数为50 phr)。研究表明,部分取代炭黑的Mo S2其边缘活性点能与炭黑反应生成碳化物,降低炭黑的石墨微晶尺寸,增加炭黑的无序程度,促进和稳定填料的三维网络,从而大幅度提高复合材料的静态力学性能和动态力学性能。炭黑取代量为3份时,SBR/CB/Mo S2复合材料的模量(M300)和拉伸强度为20.9 MPa和28.8 MPa,分别提高了50%和25%;炭黑取代量为2份时,SBR/CB/Mo S2复合材料在60℃下的损耗因子降低了17%(RPA法,5%应变),Akron体积磨耗降低了90%;炭黑取代量为1份时,SBR/CB/Mo S2复合材料的压缩生热降低了10℃。(3)利用聚乙二醇易溶于水的特点,将其与Mo S2水分散体复合、冷冻干燥获得Mo S2-PEG。得益于聚乙二醇的插层阻隔作用,扫描电镜和XRD测试均表明Mo S2在复合物中保持单片层状态。随后将Mo S2-PEG运用于胎面胶配方,在开炼过程中直接与橡胶混炼制备橡胶复合材料。研究表明,Mo S2-PEG部分取代炭黑能在保持橡胶复合材料静态力学性能的情况下,显著提高橡胶复合材料的动态力学性能。当炭黑的取代量为2份时,橡胶复合材料的各项动态力学性能最优。此时,橡胶复合材料在60℃下的损耗因子降低了8%(RPA法,5%应变);动态压缩生热降低了18%;阿克隆磨耗降低了26%。如此优异的性能提高得益于Mo S2-PEG对填料分散的有效改善。这一方法为胎面橡胶动态性能的改善提供了一种崭新的思路。