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纤维素是在地球上含量最大的一种生物质材料,微晶纤维素是纤维素经过酸解得到的一种产品,具有较高的强度,可应用于橡胶材料的补强。但微晶纤维素粒径大,且存在较强的极性,不能直接用于非极性橡胶的补强。本论文以醋酸锌为前驱体,使用“微反应器”技术和溶胶凝胶技术制备微晶纤维素-纳米ZnO杂化改性材料,并用其替代部分白炭黑,应用到SBR/SiO2复合材料体系中,研究不同改性工艺得到的杂化材料对胎面胶复合材料体系性能的影响。首先研究了不同的溶胀试剂(质量分数为8%的NaOH和尿素溶液)对微晶纤维素的溶胀效果,并采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对溶胀前后的微晶纤维素进行表征。结果表明,NaOH和尿素溶液均能对微晶纤维素起到溶胀作用,但NaOH溶胀处理后的微晶纤维素其结晶度明显降低,而尿素溶胀后的微晶纤维素结晶度稍有提高。从FTIR谱图中可以看出,氢氧化钠溶胀处理后的微晶纤维素分子内与分子间氢键明显减少。TGA测试结果表明,氢氧化钠溶胀处理之后,微晶纤维素的热稳定性有所下降,分解温度从360.5°C降低至279°C,尿素溶胀的微晶纤维素热稳定性稍有提高。此外,还考察了溶胀微晶纤维素对胎面胶性能的影响,发现加入溶胀的微晶纤维素后,可以改善橡胶的加工性能和填料分散情况,降低压缩温升,且随着用量的增加,改善效果越明显,但硫化胶的物理机械性能降低。其次在氢氧化钠或尿素溶胀后,通过控制不同的反应条件,制备了不同形貌的微晶纤维素-纳米ZnO杂化材料。研究结果表明,延长氢氧化钠溶胀微晶纤维素的干燥时间,可以使负载的纳米氧化锌形态呈现由球形经过棒状最后形成纤维状的变化趋势。通过控制溶胶-凝胶反应后期pH值,可得到棒状ZnO杂化的材料。而尿素溶胀的微晶纤维素在经过溶胶-凝胶反应处理之后,表面主要形成球形的纳米氧化锌颗粒。将不同结构和形态的微晶纤维素/纳米Zn O杂化材料应用到胎面胶中进行相关表征和测试,发现加入杂化改性后的微晶纤维素能够提高胎面胶中填料的分散,降低轮胎的滚动阻力和抗湿滑性能。与未改性的微晶纤维素相比,尿素溶胀后制备的杂化材料对橡胶的物理机械性能提升较大。