白炭黑接枝改性对天然橡胶复合材料性能的影响的分子模拟研究

摘要

白炭黑因其优异的补强性能和化学稳定性，广泛应用于橡胶复合材料，但其表面亲水性限制了与非极性基体的相容性，影响了复合材料的性能表现.【目的】为改善白炭黑在非极性聚合物基体中分散性差的现象，从界面相互作用角度探讨了其接枝聚二甲基硅氧烷后对天然橡胶复合材料力学性能的影响.【方法】为增强其相互作用强度，基于分子动力学模拟，系统研究了不同接枝长度和密度的聚二甲基硅氧烷（PDMS）链对白炭黑与天然橡胶界面相互作用的增强作用及其微观机理.【结果】模拟结果表明，接枝链的长度和密度显著影响复合材料的界面结合力和整体力学性能，尤其在接枝密度为0.6至0.8 chain·nm^-2以及较长接枝链（如12或15单元）时，界面粘结性能和复合材料的力学表现显著提升.【结论】本研究为优化橡胶复合材料的界面设计提供了理论支持，具有重要的工程应用价值，可为高性能轮胎、工业密封材料及其他相关领域提供技术参考.

关键词

分子动力学 / 聚二甲基硅氧烷 / 天然橡胶 / 界面相互作用