3.1 BC和BCW的TEM图 - 10 -

3.2 BCW和BCW/xNBR硫化胶的XRD分析 - 10 -

3.3 BCW/xNBR硫化胶的FTIR分析 - 11 -

3.4热重分析 - 12 -

3.5硫化特性曲线分析 - 13 -

3.6拉伸性能分析 - 15 -

3.7复合材料的撕裂断面形态分析 - 17 -

结论 - 19 -

致谢 - 20 -

参考文献 - 21 -

1绪论

1.1引言

橡胶制品在现代社会生产生活中具有重要作用，如轮胎和发动机底板。而机械性能差(特别是抗撕裂强度不够)是一个需要迫切解决的问题。一般橡胶中，其分子间的自由体积大，分子间作用力小，因而强度和模量很低，需要在橡胶中加入补强填料来提高橡胶的性能，扩大橡胶的使用范围[1]。然而，诸如炭黑一类的传统补强材料虽然补强效果好，但是也存在不少缺点：如炭黑[2]：对石油有很强依赖性，加工污染严重，消耗能源多；碳酸钙[3]：由于亲水疏油且呈强极性的表面而不能与塑料、橡胶等高分子化合物直接发生交联，因而在用作增强材料前必须经过改性，工艺过程复杂；白炭黑[4]：密度大，加入基体材料后，显著增加了硫化胶的密度，加工污染严重，加工时间长，混炼耗能大。因此，开发新型的可降解填料补强橡胶，改善橡胶制品的降解性，是解决该问题的关键[5]。

纳米纤维素(NC)做为一种新型的纳米补强填料，具有以下优势：(1)来源广，成本低；(2)可再生；(3)低密度；(4)高的力学强度（杨氏模量125GPa）；(5)环境友好材料；（6）粒径小，比表面积大。因其表面效应(如量子效应、小尺寸效应、电子隧道效应和不饱和价电效应等)大幅度提高了与聚合物大分子间的作用力，增强效果明显，因此纳米纤维素在近些年受到了广泛的研究[6-7]。

纤维素有多样的来源，动物和植物都可以成为制备纤维素的原材料。作为纤维素中较为特殊的一类，细菌纤维素（BC）有许多不同于一般纤维素的理化特性和机械性能，如：特殊的精细网状纤维结构，高结晶度；质地纯（100%），不含木质素和其他的细胞壁成分；强吸水性、高聚合度；良好的生物可降解性；较高的生物适应性以及合成时性能的可调控性等。它的这些独特性质使其作为补强填料的应用也不断被开发出来[8]。

1.2纳米纤维素晶须及其制备

1.2.1纳米纤维素晶须简介

在自然界中，主要由植物通过光合作用合成纤维素，它是一种取之不尽、用之不绝的可再生天然高分子，被广泛应用于人类的生产生活中。当今世界，资源消耗快、环境恶化严重，在这样的形势下，注重开发可再生的纤维素资源具有重要意义[9]。

纤维素主要来自于多糖类生物材料，是由Ｄ-吡喃葡萄糖环彼此以β-1，４-糖苷键以Ｃ1椅式构象联结而成的线形高分子[10]，其结构如图1.1所示。纤维素结构分为结晶区和无定形区，结晶区的晶胞和无定形区的纤维素依靠弱的范德华的作用以及其分子内和分子间的氢键来维持原纤的形态和大分子结构。一般利用溶剂或者酶，在一定的条件下水解，将纤维素中无定形的部分除去，获得纤维素的结晶部分。控制反应的条件，就可以获得纳米级的纤维素晶体，通常称之为纳米纤维素晶须（也叫纳米纤维素晶体CNW）。CNW的尺寸通常为直径几纳米到几十纳米、长度10-1000nm。与纳米微晶纤维素相比，CNW具有更高的比表面积和结晶度。在聚合物基纳米复合材料领域中，纳米纤维素晶须作为一种新型的、天然的、高强度的填料，已经有部分的研究，并取得了可喜的成果。论文网