未硫化天然橡胶应变诱导结晶对其分子运动的影响

作者：黄成; 黄光速; 李世其; 罗明超

来源：高分子材料科学与工程, 2017, 33(09): 51-58.

DOI：10.16865/j.cnki.1000-7555.2017.09.010

• 天然橡胶
• 应变诱导结晶
• 分子运动
• 力学性能

天然橡胶的应变诱导结晶(SIC)行为被认为是导致其产生优异力学性能的主要原因,而分子动力学作为联系聚合物微观结构与宏观性能的桥梁,研究SIC行为对于其分子运动能力的影响有助于更深层次地理解天然橡胶优异性能的来源。文中采用同步辐射二维广角X射线衍射探究了未硫化天然橡胶(NR)的应变诱导结晶行为,结合宽频介电松弛谱研究了天然橡胶中聚异戊二烯橡胶烃分子在不同应变下的分子运动能力,包括链段松弛模式(SM)和整链松弛模式(NM),并进一步探究了单轴拉伸过程中天然橡胶分子动力学与力学性能之间的关系。结果表明,在常温下以0.01 s-1的应变速率进行单轴拉伸时,NR在应变3.0附近开始出现结晶,在结晶前后,NR中的分子运动能力发生了明显的改变。结晶前,随应变增大分子链逐渐沿拉伸方向取向,SM对应的介电强度(Δε)和松弛时间(τHN)分别增大和缩短,同时SM和NM对应的理想玻璃化转变温度(T0)都出现明显的上升;结晶后,结晶度随应变增大而提高,晶体限制了SM和NM松弛,因此,二者对应的Δε随应变提高逐渐减小,τHN随应变提高而延长。进一步地,结晶前NR橡胶烃分子链取向使链段运动加快有利于分子链排入晶格;结晶后由于晶体对链段运动及整链运动的限制作用,导致松弛时间增长,由此使NR的力学性能得到明显提高。

• 单位
  高分子材料工程国家重点实验室; 四川大学