通过多巴胺-碳纳米管改性的中空微球增强天然橡胶的机械性能和抗水滑性能

《Polymer Engineering & Science》：Enhanced Mechanical and Anti-Hydroplaning Properties of Natural Rubber via Polydopamine-Carbon Nanotube Modified Hollow Microspheres

空心微球（RiM03）作为新型无机填料在橡胶基体中分散性优异但机械强度不足，本研究通过聚多巴胺（PDA）涂层和碳纳米管（MWCNTs）修饰制备复合填料，发现添加2 phr MWCNTs可使橡胶复合材料的拉伸强度提升53.6%，撕裂强度提高44.8%，耐磨性增强27.1%，同时显著改善动态湿滑性能。

　　

摘要

空心微球（RiM03）作为一种新型无机填料，在橡胶基体中表现出优异的分散性能，并显著降低了橡胶复合材料的整体重量。然而，由于其表面光滑且机械互锁性较差，导致其机械强度降低，抗水滑能力有限，从而限制了其实际应用。本研究提出了一种基于多壁碳纳米管（MWCNTs）修饰的聚多巴胺（PDA）涂层的RiM03复合填料。PDA涂层上的丰富儿茶酚基团促进了与MWCNTs的π–π堆叠相互作用，增强了填料在天然橡胶基体中的分散性和界面粘附力。通过使用不同MWCNT含量（0、0.5、1、1.5、2和3 phr）的复合材料，系统地评估了结构-性能关系。含有2 phr MWCNTs的复合材料（NR-2）表现出最佳性能：与NR-0相比，拉伸强度提高了53.6%，撕裂强度提高了44.8%，耐磨性提高了27.1%。0°C时的峰值tanδ值显著增加，表明其阻尼性能和湿态牵引能力得到了提升。本研究为橡胶复合材料中的界面工程提供了一种新方法，并为设计在动态湿条件下具有优异性能的可持续材料提供了新的见解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。