复合材料学报

作者：程俊梅, 赵树高,

关键词：碳纤维, 表面改性, 炭黑, 白炭黑, 天然橡胶, 界面相互作用,

对硝酸（HNO₃）改性沥青基短切碳纤维（PCF）及与炭黑（CB）、白炭黑（Silica）协同填充天然橡胶（NR）进行了研究，考察表面改性及并用对PCF表面形貌、石墨化程度和NR力学性能的影响，分析填料与基体的界面相互作用机制。结果表明，HNO₃改性后，PCF的表面粗糙度和O/C比显著增加，而石墨化程度有所降低。PCF单独填充NR时不具有增强作用，而与CB或Silica协同填充NR的拉伸强度显著提高，由3 MPa分别提高到18.6 MPa和23.7 MPa；改性后则可达到24.5 MPa和24.7 MPa。与CB/NR硫化胶相比，PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度略有降低，但改性PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度则提高了25.6%；与Silica/NR硫化胶相比，添加改性前后的碳纤维均使PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度小幅降低。结合不同增强体系的拉伸强度、50%定伸应力和断面形貌SEM照片可以推断出，PCF单独填充NR时，改性前后均与基体的界面粘合较差；对PCF-CB增强体系来说，界面相互作用的提高主要以吸附理论为主，改性后则以机械互锁和吸附理论共同作用为主；对PCF-Silica增强体系，改性前后均以氢键作用为主。

来源：2017年第3期

《复合材料学报》期刊编辑部

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