化学改性的地面轮胎橡胶/NBR混合物的线性与非线性粘弹性

《Scientific Reports》：Linear and nonlinear viscoelasticity of chemically modified ground tire rubber/NBR blends

　　

摘要

凝胶状炭纤维（GTR）经过硫酸、硝酸和高锰酸钾的表面处理，并制备了经过油萃取的GTR（GTR-OE）粉末，以评估处理过程中所使用油类的影响。采用ATR-FTIR光谱和接触角测量方法对GTR的表面改性效果进行了评估。制备了含有10%、20%和40%处理过及未处理GTR的NBR混合物，并在120°C条件下通过应力松弛测试、动态机械热分析（DMTA）、扫描电子显微镜（SEM）以及小振幅和大振幅振荡剪切（SAOS和LAOS）流变实验对其进行了表征。接触角测量结果显示处理后的GTR表面润湿性得到改善，而SEM观察表明界面粘附力有所增强，尤其是经过KMnO?处理的GTR。DMTA结果显示，随着GTR含量的增加，混合物的阻尼减小；未处理和经油萃取的GTR混合物表现出较小的二次松弛现象，这表明它们与NBR基体的相容性有限。SAOS结果表明，这些混合物的储能模量与损耗模量均有所提高，表现出明显的固态特性、优异的弹性以及较低的阻尼，特别是经过KMnO?处理的GTR混合物，这表明其界面相互作用得到了增强，同时也形成了更紧密的网络结构。Lissajous–Bowditch曲线（LAOS测量结果）显示，NBR/GTR混合物，尤其是NBR/KMnO?处理过的GTR和NBR/GTR-OE，在大应变下表现出更强的应变硬化行为、更高的非线性以及更大的能量耗散能力。这些发现表明，对GTR进行适当的化学改性可以有效调节其线性/非线性粘弹性能，为GTR的增值利用提供了实用途径。