Page 48 - 《橡塑智造与节能环保》2019年3期

技术与装备
T echnology & equipment

图5 针对60份CB/IR复合材料的模量估算的初始模量增幅与CNT体积分数之关系的双对数图线
填料之间存在积极相互作用。混合填料对IR初始模量 式（1）的公式来进行的，只不过针对的是小变形幅度
值的增强效应的合理化正在构建中，旨在提出对不同 时的动态剪切模量(G＇ymin,如图6a)与总填料体积分
填料之间相互作用的关键性解释。而在当前的研究阶 数。评估了实验值与加合模型预测值之间的差别，将
段，基于SP2碳同素异形体的混合体系有足够的数据 其命名为“相互作用项”∆G＇int。此项在这里用作两种
可以利用，下面提出的合理化将以这些数据为基础。 填料间相互作用强度的评定指标，它取决于基质和填
2.4.1 相互作用项 料的类型以及填充量。为了估量“相互作用项”值的大
按照Stern stein提出的模型（这里表示为“加合模 小，以源于同一填料两部分间相互作用的模量提升作
型”）可以建立起第一种方法，旨在量化混合填料体系 为参照。因此，把加合模型应用于只含一种填料的复
中CNT 与CB粒子间相互作用的强度。在这样一个模型 合材料，填料总量（4）被视为是由同一填料的两个
中，把基于这两种不同填料体系的模量与通过简单的 相等部分（4/2）组成。这样就定义了一个“自相互作
加合规则（见公式（1））算得的模量进行对比，由此 用项”。相互作用项和自相互作用项如图6所示，随着
得出根据两种不同填料之间没发生相互作用的假设计 总填料体积分数而变化。分析业已表明，非线性模量
算出的模量值。因而，实验值与预测值的差异可以表 对填充量依存度的非线性度越高，则自相互作用项越
明这种填料间的相互作用。 大。事实上，填料含量高于机械渗阈值（9份CNT,29
图2表示出测定和计算的模量值。相互作用效应 份 CB）时，自相互作用项就会变得举足轻重，正如在
表明：CB与纳米填料并用导致初始模量值远高于把将 图6b中观察到的那样。
仅含CB（60份）和仅含纳米填料的复合材料的两个初 从图6b可看出，自相互作用相，CNT 要比CB高
始模量简单相加算得的模量值。然而，这些数据与精 得多。混合填料复合材料的相互作用项介于单一填料
心处理无法实现这样的目标：即把由于两种填料间的 复合材料的相互作用项之间，这就表明了当有CB存在
协同效应对增强的贡献与仅因整体填料浓度增大对增 时，CNT也发挥了部分增强作用。
强的贡献分开。 2.4.2 比表面积作为校准曲线构成的参数
根据这一目标，配方如表2所表示的复合材料确 CNT自身以及与其他粒子强的相互作用能力，
实十分有用。在这种复合材料中，给定的填料含量 必须阐明其原因何在。基于这样一个具有挑战性的目
是通过只加入一种填料或两种填料（CB 和CNT）按 标，我们不妨回顾一下已发表论文中的这段文字：“对
50/50并用实现的。数据处理特别集中于： 所含填料化学性质相同的复合材料来说，在填料体积
（1）量化同一橡胶基质中不同填料间相互作用 分数相同时，增强作用随着填料-聚合物界面面积而
的强度; 变化”可以选择比表面积作为考虑填料-聚合物界面面
（2）识别促进填料网络形成，进而促进初始模 积的参数。CB和 CNT的比表面积可以通过填料密度
量提高的填料参数。 （p）、填料体积分数（4）和BET面积（每单位填料
初次利用加合模型分析了纳米填料与纳米结构填 重量的面积，A）的乘积，利用下面的公式（2）来估
料之间的协同相互作用。该分析是应用一个类似于公 算：

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