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纳米微晶纤维素(Nanocrystalline Cellulose,简称NCC)是一种来源广泛、制备简单、成本低廉、环境友好且可生物降解的生物高分子材料。棒状NCC的结晶结构完善、长径比较大、密度低且具有优良的力学性能,可以作为绿色环保的新型橡胶补强填料。在本课题组前期研究工作的基础上,本论文研究将NCC部分取代炭黑以补强天然橡胶(Natural Rubber,简称NR)。通过酸水解法水解微晶纤维素(Microcrystalline Cellulose,简称MCC)制备纳米微晶纤维素,与天然橡胶胶乳凝聚共沉制成NR/NCC混合物,并在混炼时加入炭黑(Carbon Black,本文中简称为CB),制备了NR/NCC/CB复合材料。固定填料总量为45phr,研究了用5phr粘合剂RH改性前后NR/NCC/CB复合材料中NCC取代炭黑的量对复合材料的结构与性能的影响。结果表明NCC部分取代炭黑后,NR/NCC/CB复合材料的力学性能和抗屈挠龟裂性能有所提高,耐磨耗性能得到保持,压缩疲劳生热和滚动阻力得到改善。NCC在两种复合材料中都有良好的分散。NCC与炭黑的用量比为10phr/35phr时复合材料的综合性能最优。RH对复合材料的改性效果显著。研究了NCC与炭黑的用量比为10phr/35phr时RH的用量对NR/NCC/CB复合材料性能的影响。随着RH用量的增加,复合材料的表观交联密度和耐磨耗性能提高。RH用量为4phr时,复合材料的力学性能最优;用量为2phr时,复合材料的压缩疲劳性能最佳,压缩疲劳温升和永久形变与未改性的复合材料相比分别下降5.5℃和3个百分点。本论文通过对多种偶联剂进行试验,选择以硅烷偶联剂KH-550对NR/NCC/CB复合材料进行改性,研究了NCC与炭黑的用量比为10phr/35phr时KH-550的用量对复合材料的结构与性能的影响。实验结果表明,加入KH-550可以提高复合材料的耐磨耗性能和抗屈挠龟裂性能,改善复合材料的压缩疲劳性能,降低滚动阻力。与未改性的复合材料相比,加入1phr KH-550后NCC在天然橡胶基体内具有更规整的取向。