天然橡膠(NR)作為一種重要的可再生資源,因其優(yōu)異的綜合性能而被廣泛應用于航天、軍工、醫(yī)用彈性體等多個領域。然而,天然橡膠也存在一些固有的缺點,如耐油性、耐有機溶劑、耐熱氧老化、耐臭氧和抗紫外線性能較差,這在一定程度上限制了其應用范圍。為了克服這些不足,科學家們不斷探索天然橡膠的改性方法,以提升其性能,拓寬其應用領域。
一、天然橡膠改性的重要性
天然橡膠的改性是通過物理或化學手段改變其原有結構或組成,從而賦予其新的或更優(yōu)異的性能。這一過程不僅能夠提升天然橡膠的耐用性、加工性和功能性,還能滿足不同領域對橡膠材料的特定需求。因此,天然橡膠的改性對于推動橡膠工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
二、天然橡膠改性的主要方法
1.化學改性
①氯化改性:氯化天然橡膠(CNR)是以天然橡膠為原料,通過氯化反應制備而成的改性橡膠。CNR具有優(yōu)良的成膜性、耐磨性、粘附性、抗腐性及突出的防水性和速干性,廣泛應用于噴涂漆、油墨添加劑、涂料及粘合劑等領域。
②環(huán)氧化改性:環(huán)氧化天然橡膠(ENR)是近年來研究較多的一種改性方法。ENR通過酸催化下的過氧化物反應制備,其耐油、耐磨、低透氣和抗?jié)窕刃阅艿玫斤@著改善,可與合成橡膠相媲美。ENR已應用于汽車外胎、輪胎內襯層及粘合劑等領域,并展現出良好的應用前景。
③接枝共聚:乙烯類單體與天然橡膠接枝共聚是改善其性能的有效手段之一。接枝共聚物通常具有兩種均聚物所具備的綜合性能,如抗沖擊性能、耐動態(tài)疲勞性等,從而拓寬了天然橡膠的應用領域。
2.共混改性
①與合成橡膠共混:通過將天然橡膠與合成橡膠(如丁苯橡膠、順丁橡膠、三元乙丙橡膠等)共混,可以顯著改善天然橡膠的耐磨性、耐老化性、耐低溫性等性能,并降低成本。這種共混改性方法已成為天然橡膠改性的重要途徑之一。
②添加納米粒子:納米粒子具有特殊的表面效應和尺寸效應,能夠顯著提高天然橡膠的力學、熱學、光學和電磁學等性能。例如,將粘土與天然膠乳混合制成的粘土天然橡膠就具有自補強性能,其屈撓性能和磨耗性能均優(yōu)于半補強炭黑橡膠。
三、天然橡膠改性的應用實例
在汽車工業(yè)中,改性天然橡膠的應用尤為廣泛。例如,將環(huán)氧化天然橡膠應用于汽車輪胎中,可以顯著提高輪胎的耐油性、耐磨性和抗?jié)窕?,從而改善駕駛體驗和安全性。此外,通過與其他合成橡膠共混改性,還可以進一步提升輪胎的耐老化性、耐低溫性等性能,滿足復雜多變的駕駛環(huán)境需求。
四、總結
天然橡膠的改性是提升橡膠材料性能、拓寬應用領域的重要手段。隨著科學技術的不斷發(fā)展,天然橡膠的改性方法將不斷創(chuàng)新和完善,為橡膠工業(yè)的發(fā)展注入新的活力。未來,我們有理由相信,改性天然橡膠將在更多領域發(fā)揮重要作用,為人類社會的進步貢獻更多力量。
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