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偶联剂Si747改性氧化石墨烯天然橡胶复合材料性能研究
摘要
本文研究了采用偶联剂Si747改性的氧化石墨烯天然橡胶复合材料的性能。通过扫描电子显微镜（SEM）、拉伸试验、动态热机械分析（DMA）、差热扫描量热仪（DSC）和动态力学分析（DMA）测试手段对改性材料和纯天然橡胶进行比较分析，得出了以下结论：Si747可以有效地将氧化石墨烯和天然橡胶母体结合，增强复合材料的机械性能和热稳定性，提高复合材料的断裂伸长率和拉伸强度，减少热裂解。复合材料中氧化石墨烯的加入也可以改善材料的热性能和力学性能，增加其应用领域。因此，偶联剂Si747改性氧化石墨烯天然橡胶复合材料具有广阔的应用前景。
关键词：偶联剂Si747；氧化石墨烯；天然橡胶；复合材料；性能改善
Abstract
ThispaperstudiedthepropertiesofnaturalrubbercompositematerialsmodifiedbycouplingagentSi747.Bycomparingandanalyzingthemodifiedmaterialsandpurenaturalrubberbyscanningelectronmicroscopy(SEM),tensiletest,dynamicmechanicalanalysis(DMA),differentialscanningcalorimetry(DSC)anddynamicmechanicalanalysis(DMA)testingmethods,thefollowingconclusionsweredrawn:Si747caneffectivelybindthegrapheneoxideandnaturalrubbermatrix,enhancethemechanicalpropertiesandthermalstabilityofcompositematerials,improvethefractureelongationandtensilestrengthofcompositematerials,andreducethermalcracking.Theadditionofgrapheneoxideinthecompositematerialcanalsoimprovethethermalandmechanicalpropertiesofthematerialandincreaseitsapplicationpotential.Therefore,couplingagentSi747modifiedgrapheneoxidenaturalrubbercompositematerialshavebroadapplicationprospects.
Keywords:CouplingagentSi747;Grapheneoxide;Naturalrubber;Compositematerial;Performanceimprovement
引言
氧化石墨烯的出现开创了一种新型的材料研究方法，具有高强度、高导电性和高热稳定性等优良特性，引起了广泛的研究关注。而天然橡胶作为一种重要的高分子材料，在机械、汽车、建筑等领域得到广泛应用。因此，研究氧化石墨烯与天然橡胶的复合材料，将有助于综合发挥两种材料的优点，开拓新领域。在实际应用中，复合材料的自身性能不仅取决于氧化石墨烯和天然橡胶之间的相容性，还与界面结构的紧密度有关。为此，本文采用偶联剂Si747来改性氧化石墨烯天然橡胶复合材料的界面结构，提高复合材料的性能，为复合材料的工业化广泛应用奠定基础。
实验
1.实验材料
氧化石墨烯：氧化石墨烯采用改良的Hummers方法制备
天然橡胶：商业级SRF/NR原料
偶联剂：Si747
2.实验方法
2.1复合材料的制备
将橡胶药包中的物料与Si747混合，用两滚轮压碎机把该混合物切碎后放在300ml的反应釜中，在140℃下搅拌10min，不断撇去表面水分。将氧化石墨烯加入到反应釜中，搅拌2h，然后在70℃下真空干燥24h。最后，用机械磨盘把这些固体材料磨成粉，得到改性氧化石墨烯天然橡胶复合材料。
2.2实验分析
通过扫描电子显微镜（SEM）、拉伸试验、动态热机械分析（DMA）、差热扫描量热仪（DSC）和动态力学分析（DMA）测试手段对改性材料和纯天然橡胶进行比较分析。
结果和讨论
1.SEM分析
纯橡胶的表面相对平滑，改性复合材料的表面出现了许多氧化石墨烯纳米颗粒，表面呈现粗糙的感觉。这表明氧化石墨烯经过偶联剂Si747的改性后可以有效地与天然橡胶结合，固定在复合材料表面上。
2.拉伸试验
拉伸试验结果显示，复合材料的Tensilestrength和Elongationatbreak都比纯天然橡胶的高，说