橡膠基復(fù)合發(fā)泡材料具有輕質(zhì)、高彈、柔軟度可調(diào)等特點(diǎn)有望應(yīng)用于汽車工業(yè)、軍事裝備、航空航天、國防工程、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。但由于橡膠分子量大，纏結(jié)程度高，不易結(jié)晶，不足以抵消發(fā)泡過程中橡膠分子鏈被拉伸產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變，其尺寸穩(wěn)定性降低，限制了其廣泛應(yīng)用。研究表明，在橡膠基體中引入一定結(jié)晶度的熱塑性聚合物和無機(jī)粒子可以改善橡膠基復(fù)合發(fā)泡材料的尺寸穩(wěn)定性，但引入過量的熱塑性聚合物導(dǎo)致的界面問題及無機(jī)粒子易于團(tuán)聚在發(fā)泡材料的泡孔壁上，都會降低橡膠基復(fù)合發(fā)泡材料的力學(xué)性能。
陜西科技大學(xué)馬建中教授團(tuán)隊經(jīng)過長期探索，以一定比例的丁苯橡膠/乙烯-醋酸乙烯共聚物（SBR/EVA）為發(fā)泡基體，基于發(fā)泡異相成核理論-空穴模型（圖1），將氧化鋅（ZnO）及其團(tuán)聚體構(gòu)筑在閉孔結(jié)構(gòu)的泡孔內(nèi)腔壁上。
圖1 發(fā)泡異相成核理論-空穴模型
通過機(jī)械共混引入少量雙酚A型環(huán)氧樹脂（EP），其對ZnO具有強(qiáng)的浸潤性，可以增強(qiáng)ZnO在SBR/EVA復(fù)合基體中的均勻程度，如圖2所示。通過EP可調(diào)控ZnO及其團(tuán)聚體均勻且致密地分布在閉孔結(jié)構(gòu)的泡孔內(nèi)腔壁上，構(gòu)筑無機(jī)支架結(jié)構(gòu)，使SBR/EVA復(fù)合發(fā)泡材料的收縮率降低19.4%；由于ZnO分布在泡孔內(nèi)腔壁上，有效提升了ZnO在SBR/EVA復(fù)合基體中的分散性，使發(fā)泡材料的剛性增強(qiáng)59.8%，柔韌性只降低3.87%，如圖3所示。
圖2 EP調(diào)控ZnO在SBR/EVA復(fù)合中的分散性
圖3 構(gòu)筑無機(jī)支架結(jié)構(gòu)增強(qiáng)尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能
以上相關(guān)工作發(fā)表在Composite Science and Technology上。論文的第一作者為陜西科技大學(xué)博士生姬占有，通訊作者為陜西科技大學(xué)馬建中教授和邵亮教授。Zhanyou Ji, Jianzhong Ma*, Xiaojing Guo, Yingke Wu, Zhonglei Ma, Jianbin Qin, Liang Shao*. Enhanced dimensional stability and mechanical properties of SBR/EVA foam by a scaffold structure constructed in the bubble cavity-wall. Composites Science and Technology, 2021, 213: 108936.
論文原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2021.108936
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