摘要
苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）广泛应用于轮胎和减震领域，但其使用极性纳米填料进行增强时，常常受到非极性基体中界面粘附力弱的限制。本文将电子束（EB）固化技术与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）结合，无需对纳米纤维（ANFs）进行表面改性，即可促进非功能化纳米纤维与SBR之间的界面形成。纳米纤维通过KOH/DMSO辅助的方法制备，并通过母粒工艺掺入SBR中，随后与GMA混合并进行EB辐照。工艺优化表明，当EB辐照剂量为150 kGy时，拉伸强度达到最大值；尽管随着辐照剂量的增加交联密度呈单调递增趋势，但过高的辐照剂量（200 kGy）会导致过度交联和/或链断裂，从而降低材料的延展性和强度。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析显示，EB固化后环氧基团发生开环反应，并消耗了与GMA相关的环氧/乙烯基特征，这证实了GMA在纳米纤维与SBR界面起到了耦合作用。膨胀分析表明，只有当存在GMA时，交联密度才会随纳米纤维含量的增加而增加，说明形成了界面网络。扫描电子显微镜（SEM）观察到的断裂形态也支持这一结论：在SBR/纳米纤维对照组中仍存在界面空洞，而在SBR/GMA/纳米纤维复合材料中这些空洞几乎消失。在最佳工艺条件下（GMA含量为5 phr，辐照剂量为150 kGy），拉伸强度随纳米纤维含量的增加而系统性提升，在最高纳米纤维含量下提高了约43%。动态力学分析显示，玻璃化转变温度（Tg）处的tanδ值降低，表明链的运动性受到限制，这与界面相互作用增强和交联密度增加有关。
亮点
- GMA促进了纳米纤维与SBR之间的界面桥接。
- 150 kGy的EB辐照剂量使交联密度达到最佳值。
- 添加纳米纤维后拉伸强度提高了约43%。
- 在GMA介导的复合材料中界面空洞被消除。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
本研究的数据可应合理要求向通讯作者索取。
