橡胶材料的结构与黏弹性

橡胶基体与补强剂粒子通过界面相互作用而形成高度"结构化"的三维黏弹性材料.讨论了结合橡胶(BdR)形成机制、分子弛豫特性、补强机理、非线性黏弹性的基础研究进展,分析了已有研究结果所存在的矛盾或争议,结合本课题组在高填充橡胶材料黏弹性方面的研究,探讨了结构-性能关系并提出展望.虽然BdR形成机制(物理吸附、化学吸附)、补强机理(针对"孤立粒子"的Einstein-Smallwood、Guth-Gold方程及其修正形成、针对"粒子团簇"的粒子簇动态团聚模型、针对"粒子网络"的逾渗模型和拥挤网络模型)、非线性行为(粒子-粒子相互作用说、粒子-橡胶(界面)相互作用说、粒子网络说、互穿网络说)等长期存在争议,长达一个多世纪的研究已基本弄清橡胶材料的结构(动力学)非均质性、应变(应变速率)放大效应、界面相互作用(粒子表面高分子存在能动性梯度)等基本事实.在分析BdR对橡胶黏弹行为影响研究结果的基础上,提出今后橡胶科学研究的两个重要方向,即将结构(动力学)非均质性纳入补强与非线性黏弹性理论范畴,以BdR或粒子-橡胶凝胶为纽带建立微观效应(多时间尺度的分子运动、多空间尺度的粒子分散状态)-宏观性能关系.