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橡胶增强的分子模拟研究

刘军  吴丝竹  张立群  曹达鹏  
【摘要】:在粗粒度模型的基础上,系统的研究了纳米填料(nanofillers)填充交联的聚合物体系的力学性能。考察了纳米填料的体积分数,填料与交链橡胶分子链之间的界面物理化学相互作用,温度和分子链的柔顺性对应力应变曲线的影响。模拟结果表明,对橡胶的纳米增强存在一个最佳的填料体积分数(27.42%),存在一个临界的填料体积分数来实现在大变形时的分子链的有限链伸长。该结论间接的证明了对橡胶的增强存在着一个临界的粒子间距。同时研究表明界面间的化学结合是实现高效增强的有效手段。通过研究影响分子链在拉伸过程中的取向与滑移的因素,结果表明过多的化学结合会阻碍分子链的取向和滑移,另外当填料的尺寸与组成分子链小球的尺寸一样时,在大应变时分子链的取向和滑移不能发生,从而推断对橡胶的纳米增强存在一个最小的临界填料粒径。另外过多的交联密度也会影响分子链的在拉伸过程中的滑移和取向,因而对特定的增强体系应该存在一个最佳的交链密度。

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