天然橡膠板因其優(yōu)異的彈性、耐疲勞性和加工性能,在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。然而,其強度、耐磨性、耐老化性和功能性等方面的不足限制了其在領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來,復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展顯著提升了天然橡膠板的綜合性能,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1. 增強材料與界面改性:
* 纖維增強: 碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等高強度纖維的引入大幅提升了橡膠板的力學(xué)強度、模量和抗撕裂性能。關(guān)鍵技術(shù)在于優(yōu)化纖維取向、分散性及纖維-橡膠界面結(jié)合。采用表面處理(如偶聯(lián)劑)或添加增粘劑,可顯著改善界面粘接,提高應(yīng)力傳遞效率,減少界面滑移。
* 納米填料增強: 納米二氧化硅、碳納米管、石墨烯等納米材料因其巨大的比表面積和的性能,成為研究熱點。它們能顯著增強橡膠的力學(xué)性能(強度、模量、耐磨性)、導(dǎo)熱/導(dǎo)電性,并改善動態(tài)性能。難點在于納米粒子的均勻分散和避免團聚。的混煉技術(shù)(如母膠法)和表面改性技術(shù)(如原位改性)是關(guān)鍵突破點。
2. 功能化與化:
* 阻燃與耐高溫: 通過添加氫氧化鋁、膨脹型阻燃劑、磷氮系阻燃劑等,并與阻燃協(xié)效劑復(fù)配,顯著提升橡膠板的阻燃性能(氧指數(shù)、阻燃等級)。耐高溫方面,除了填料選擇,優(yōu)化硫化體系(如采用有效硫化體系、添加劑)也至關(guān)重要。
* 導(dǎo)熱與導(dǎo)電: 通過高比例填充石墨烯、碳納米管、金屬粉末、氮化硼等導(dǎo)熱/導(dǎo)電填料,或構(gòu)建的導(dǎo)熱/導(dǎo)電路徑,賦予天然橡膠板良好的熱管理能力或?qū)щ娦阅埽m用于電子封裝、電磁屏蔽等領(lǐng)域。
* 自修復(fù)與智能響應(yīng): 引入具有動態(tài)可逆鍵(如Diels-Alder鍵、配位鍵、氫鍵)的修復(fù)劑或利用熱、光等外界刺激實現(xiàn)材料的自修復(fù)功能。同時,通過添加對溫度、電場、應(yīng)力等敏感的填料或結(jié)構(gòu)設(shè)計,賦予橡膠板智能響應(yīng)特性。
3. 綠色與可持續(xù)技術(shù):
* 生物基填料與增塑劑: 使用天然纖維(如劍麻、黃麻、竹纖維)、木質(zhì)素、淀粉等生物基材料作為增強相或填料,以及植物油基增塑劑替代傳統(tǒng)石油基產(chǎn)品,降低環(huán)境足跡。
* 回收再利用: 開發(fā)的廢舊橡膠復(fù)合材料回收技術(shù)(如機械粉碎、低溫粉碎、脫硫再生),并研究將再生膠粉或回收纖維重新?lián)饺胄聫?fù)合材料中,實現(xiàn)資源循環(huán)利用。
總結(jié):
天然橡膠板復(fù)合材料技術(shù)的在于通過多尺度(微觀、介觀、宏觀)結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)控,實現(xiàn)性能的協(xié)同提升與功能化拓展。納米技術(shù)、界面工程、多功能復(fù)配及綠色化是當(dāng)前主要發(fā)展方向。這些進展不僅拓寬了天然橡膠板的應(yīng)用領(lǐng)域(如輪胎、減震部件、功能密封件、防護材料等),也為開發(fā)更智能、更環(huán)保的下一代橡膠復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ)。未來研究需進一步關(guān)注與低成本、多功能集成、長壽命及大規(guī)模制備工藝的平衡。
