超临界二氧化碳辅助的缩水甘油基笼形硅氧烷改性芳纶对芳纶/丁苯橡胶复合材料性能的影响

摘要整理

芳纶纤维（AFs）在橡胶复合材料中的界面粘接强度较弱，可通过表面结构改性得到改善。本研究采用超临界二氧化碳（scCO₂）辅助缩水甘油基笼形硅氧烷（POSS）对芳纶纤维进行改性，制备了高接枝率的改性纤维。X射线光电子能谱（XPS）确认了芳纶与缩水甘油基POSS之间的化学键合。热重分析（TGA）和扫描电子显微镜（SEM）图像表明POSS均匀接枝，纤维表面粗糙度显著增加。采用5 wt%缩水甘油基POSS在scCO₂辅助下进行接枝处理后，表面接枝率达到12.26%，表面晶体间距增大。改性纤维表面的接枝层均匀分布，纤维拉伸强度提高7.98%。制备了短芳纶增强炭黑/丁苯橡胶复合材料（AF/CB/SBR=2/50/100 phr）以研究改性芳纶与SBR之间的粘接强度。复合材料tan δ值的降低证实了界面粘接强度的改善。复合材料的拉伸强度和100%伸长率模量分别提高15.13%和25.77%，相对界面滑移增加23.26%。此外，复合材料的耐割裂性能显著改善，特别是采用5% scCO₂辅助缩水甘油基POSS接枝处理的样品。

相关论文