纳米纤维素/羧基丁腈橡胶(XNBR)乳胶膜的老化与降解特性研究:基于油棕空果束(OPEFB)的可持续材料创新

【字体: 时间:2025年08月30日 来源:Macromolecular Symposia CS1.5

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  为解决XNBR手套生物降解性不足引发的环境问题,来自油棕空果束(OPEFB)的纤维素纳米纤维(CNF)被引入XNBR乳胶体系。研究人员通过硫磺交联(XNBR-control)与无硫交联(CNF/CNF-ZnO/CNF-ZDEC/CNF-sulfur)配方对比实验,结合土壤掩埋(2/4/8周)和FTIR等分析技术,证实CNF可显著提升材料降解速率,为环保手套开发提供新策略。

  

羧基丁腈橡胶( carboxylated nitrile butadiene rubber, XNBR )凭借卓越性能成为手套制造的主流材料,但其难以降解的特性却成为环保痛点。科学家们将目光投向农业废弃物——油棕空果束( oil palm empty fruit bunches, OPEFB )中提取的纤维素纳米纤维( cellulose nanofibers, CNF ),试图用这种天然纳米材料为合成橡胶注入"绿色基因"。

研究团队设计了精妙的对比实验:在传统硫磺交联体系(XNBR-control)基础上,创新性地构建了CNF直接填充、CNF-ZnO复合、CNF-ZDEC催化以及CNF-硫磺协同四种无硫交联配方。通过加速老化测试和土壤降解实验的双重考验,配合傅里叶变换红外光谱( Fourier transform infrared, FTIR )的分子指纹识别,揭开了材料降解的奥秘。

数据表明,CNF的加入如同在XNBR中植入了"生物降解开关",特别是无硫交联体系的薄膜在土壤中展现出更快的瓦解速度。扫描电镜图像清晰记录下材料表面从光滑到多孔结构的蜕变过程,而交联密度测试则揭示了硫磺交联网络对降解速率的抑制作用。这项研究不仅为OPEFB废弃物找到了高值化利用途径,更开创了通过调控交联化学来设计可降解橡胶材料的新范式。

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