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本文基于沉淀法白炭黑和气相法白炭黑结构性质特征,从白炭黑与硅橡胶界面相互作用出发,设计出表面接枝不同碳链链长的、不同碳链链长且带末端乙烯基的和不同活性基团的白炭黑。研究了官能化改性前后白炭黑对硅橡胶硫化性能及力学性能的影响。 通过多种测试方法对官能化前后白炭黑的结构和性质进行了分析表征。结果表明:各种官能基团均可以在白炭黑表面接枝成功,并达到一定的接枝量;改性后的白炭黑表面疏水性显著提高,粒子的热稳定性得到提高;官能化后白炭黑粒子粒径明显减小,粒径分布变窄。 将各种带有官能基团的白炭黑用于硅橡胶的补强研究,采用橡胶加工分析(RPA2000)和动态热机械分析(DMTA)等测试手段研究了官能化前后白炭黑对硅橡胶硫化性能和力学性能的影响。结果表明:(1)烷基官能化沉淀白炭黑会减慢硅橡胶的硫化速率和减小储能模量,而乙烯基官能化沉淀法白炭黑能提高硅橡胶的硫化速率并增大硅橡胶的储能模量;官能化后的沉淀法均能提高硅橡胶的力学性能,且随着接枝碳链的长度增加,复合材料的断裂伸长率逐渐增大,ZP-C22/MVQ材料断裂伸长率为975%,拉伸强度为6.29MPa,ZP-C9-V/MVQ材料的断裂伸长率为745.89%和拉伸强度为6.06MPa。(2)官能化后的气相法白炭黑能有效提高硅橡胶的硫化速率、储能模量和力学性能。具体为:烷基官能化后的气相法白炭黑能有效提高硅橡胶的拉伸强度和断裂伸长率,且随着接枝链长增长,拉伸强度依次增大,A200-C22/MVQ材料的拉伸强度为6.99MPa,断裂伸长率为691.25%。(3)活性基团官能化改性的溶胶凝胶法白炭黑能加速硅橡胶的硫化速度;S-Vinyl/MVQ材料的交联密度最高,为2.362Ve·1026(m-3);S-NH3/MVQ材料的断裂伸长率最高,为228%,S-Vinyl/MVQ材料的拉伸强度最高,为2.29MPa。