《高填充納米粒子/橡膠體系的形態結構與流變行為》是依託浙江大學，由鄭強擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高填充納米粒子/橡膠體系的形態結構與流變行為
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：鄭強
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬主要採用流變學方法，結合小角X-衍射、核磁共振、透射電子顯微鏡等其他測試方法，研究高填充納米粒子/橡膠體系的流變行為，揭示體系形態結構，特別是高填充納米粒子網路對終端流動區黏彈特性及橡膠分子弛豫行為的影響機理，發展和建立一個涵蓋因素儘可能全面、物理圖像儘可能清晰的粒子網路結構模型，確定網路結構參量與粒子的表面性質、結構性、粒徑、體積分數、橡膠基體性質等之間的依賴關係，從多尺度、多層次角度描述納米粒子高填充橡膠體系/形態結構與性能的關係，實現對納米粒子高填充橡膠體系的結構控制及性能最佳化。本項目的研究內容是當今橡膠科學與工程領域最為關注和根本性的理論問題之一，既是解析增強高填充橡膠材料結構與性能間關係所必須依賴的基礎，也是橡膠配方精確設計所不可或缺的理論指導。本項目的實施，有利於我國進一步參與到這一理論意義與實際價值並重的領域，力圖為我國在國際相關領域獲得高水平的創新性成果做出貢獻。
結題摘要
納米粒子改性顯著影響高分子材料的流變、加工與黏彈性。本研究針對國際上界面結構研究與調控難度大、流變行為研究結論分歧大、流變-加工性能關聯難度大等問題開展了系統深入的工作，在建立流變-量熱分析-介電譜等多技術結合檢測納米粒子吸附層結構、高分子納米複合材料逾滲機制、線性流變時間-濃度疊加原理等方面取得一系列突破。首次闡明基體分子量、界面相互作用、粒子含量和頻率等因素對納米複合材料補強和耗散行為的影響，突破了傳統模型僅可描述補強而不能解釋滯後行為的局限性；根據該原理探討了納米粒子含量對高分子本體相終端鬆弛時間、應變放大因子、粒子相特徵模量參數與鬆弛指數的影響。基於應變放大效應與本體相高分子弛豫變慢效應，提出分解基體受限動力學、納米粒子網路效應的正確方法，揭示了納米複合材料及其粒子相黏彈性的時間-濃度疊加原理。此外，還研究了填料形狀係數橡膠材料的裂紋擴展行為、偶聯劑等預處理劑在納米顆粒/聚合物複合材料中的影響；採用聯合原子分子動力學模擬方法，研究了石墨烯在順-1, 4-聚丁二烯中的插層或堆疊的兩種堆積方式對複合材料力學性能的影響；用螢光素改性層狀雙金屬氫氧化物線上研究了橡膠拉伸過程中粒子團聚體的變化。這些基本原理的研究和發現，既為納米複合材料中高分子動力學行為研究提供了重要、可靠的補充性方法，也為深入研究高分子納米複合材料補強、耗散行為奠定了堅實的基礎，為重新認識高分子納米複合材料流變行為機理和製備高彈性低損耗納米複合材料提供了理論依據。本項目共發表SCI收錄學術論文73篇，授權專利3項，參加國內學術會議20人次，國際學術會議10人次，培養博士生5名，碩士生13名。
