Page 47 - 《橡塑智造与节能环保》2019年3期

技术与装备
T echnology & equipment

对于表3的交联纳米复合材料，图4表示出在Cole- 关系，及剪切损耗模量G "对剪切储存模量G＇的依存
Cole图中，储存剪切模量G＇对应变振幅（a）的依存 关系。

图4 表示交联纳米复合材料的储存模量G＇与应变幅度（a）,耗损模量G "（1HZ）与储存剪切模量G＇的关系（b）

图 4a中的曲线图表明，较大量的CO导致了G ＇值 着两种机制。在填料含量一定的情况下，模量呈更为
增大。图4b表明，对于给定的G ＇，OC含量在0.5~4.5 陡峭的线性增加规律。而机械逾渗阈值（4c）被确定

份的纳米复合材料，G "值看起来非常接近。当OC含量 为机制发生变化时的填料含量。填料一旦高于逾渗阈
至少为8份时，则可以观察到G "增加十分明显。而值 值对补强就更有效，因为填料粒子间的距离减小，出
得注意的是， 图 4a中，当应变幅度约为55时，OC含 现了一种连续网络。
量低的纳米复合材料曲线与OC含量较高的纳米复合材 在以前的论文中，曾用Huber-Vilgis因来估计作
料的曲线相交叉。可以观察到，亲脂性铵阳离子起着 为IR基质中唯一填料的纳米填料的逾渗阈值。当与
增塑作用，且降低了基质的模量。考察到TEM和动态 CNT作为纳米填料时，计算出这样的阈值大约为7份。
力学分析获得的结果（分别如图3和图4所示），可以 Huber-Vilgis图也被应用于含60份CB和不同量的纳米复
说白炭黑和OC能够形成一种混合网络，在OC临界阈 合材料。模量增加与CNT含量相关性的图如5a所示。
值之上，所谓的“填料网络化”现象有明显的增强。 而令人意外的是，从中可以观察到有一处中断。
2.3 机械补强-实验数据的详细阐述 按CNT的含量，即两条直线交点处的含量，估算出的
而上述提到的纳米复合材料要么基于SP2碳同素 假逾渗阈值约为3份。
异形体（如CB和CNT），要么基于无机氧化物/氢氧 Huber-Vilgis图也被应用于以OC作为唯一填料的
化物（如白炭黑、陶土），它们表现出了一些共同特 IR纳米复合材料，据此推算出逾渗阈值约为6份，图5b
征。纳米结构填料与纳米填料能够形成混合填料体系 表示出含70份白炭黑和不同量OC的纳米复合材料。对
和混合填料网络。此外，纳米填料和纳米结构填料表 于这些纳米复合材料，同样可以观察到有一处中断，
现出对机械补强的协同效应，基于动态机械剪切模量 可以估计出假逾渗阈值约为7.4份。
值来评估。模量增大显然取决于纳米填料的含量，对 这些研究发现突出强调了上述评论：就类似的纳
这种依存关系可以假设不同的机制。因而，为更好地 米结构填料（即CNT与 CB,OC与白炭黑）而言，纳米
解释这种现象，值得详细解释一下图2和图4所示的数 填料能够建立起影响机械补强的连续混合网络。鉴于
据。 模量增加取决于纳米填料含量的不同机制，而机械补
众所周知，嵌入软弹性基质的刚性粒子会增大 强在很大程度上是由纳米填料含量决定的。但值得注
材料的刚度。从现已发表的论文中提出了几个模型， 意的是，在含CNT-CB混合体系的纳米复合材料中，
旨在分析刚度对填料含量的依存关系。Huber和Vilgis CNT逾渗阈值出现了于含量更低之处。

通过在对数图中绘出相对于纯基质模量的模量增加值 2.4 机械增强的合理化
（∆E/E0）与填料体积分数的关系，识别出至少存在 力学研究和结构研究均指出纳米填料和纳米结构

China Rubber/Plastics Intelligent Manufacturing And Environmental Protection 2019.03 19