原位生成纳米白炭黑/NR复合材料：性能提升与分析

"这篇论文是关于原位生成纳米白炭黑/NR复合材料的性能研究，由马庶、陈永平等人撰写，并发表在《中国科技论文在线》。该研究得到了国家自然基金和海南大学服务地方社会经济发展项目的资助。文章探讨了通过在天然胶乳中加入硅酸钠溶液并通入二氧化碳气体，如何原位生成白炭黑纳米粒子，进而制造纳米白炭黑/NR复合材料。利用扫描电子显微镜分析了白炭黑粒径和在橡胶中的分散状况，研究了其对天然橡胶性能的影响。实验结果表明，随着白炭黑含量的增加，复合材料的力学性能得到显著提升，且白炭黑在NR基体中的分散较为均匀。此外，填充白炭黑对NR的玻璃化转变温度影响较小，Payne效应不明显。" 本文的研究重点在于原位生成的纳米白炭黑/NR复合材料的制备方法和性能改进。首先，研究人员通过将硅酸钠溶液与天然胶乳混合，然后通入二氧化碳气体，使得硅酸钠在胶乳中直接转化为纳米尺度的白炭黑粒子。这种方法的优点在于可以控制白炭黑的粒径大小，并促进其在橡胶基体中的均匀分散。 实验分析显示，随着白炭黑在复合材料中比例的增加，其尺寸保持在纳米级别，有助于改善材料的整体性能。然而，当白炭黑的含量超过60phr时，开始出现一定程度的团聚现象。尽管如此，当白炭黑的理论值在60phr左右时，所制备的NR/白炭黑硫化胶表现出最佳的物理机械性能。 对于填充白炭黑对NR性能的影响，研究发现这并不会显著改变材料的玻璃化转变温度，即使在填充量高达75phr的情况下，也没有形成大规模的填料网络。这意味着白炭黑的填充并未引起显著的Payne效应，即通常由于填料不均匀分布导致的动态模量的异常变化。这一结果表明，原位生成的纳米白炭黑在NR中的分散状态有利于维持材料性能的稳定性。 这项研究为纳米白炭黑/NR复合材料的制备提供了一种有效的方法，并揭示了这种复合材料在提高天然橡胶力学性能方面的潜力，同时对NR的玻璃化转变温度影响较小，对Payne效应的控制也有积极意义。这对于天然橡胶的改性和应用领域具有重要的科学价值和实践指导意义。