基于超小角X射线散射观察硅填充橡胶复合材料中的腔体形成

当硅填充橡胶复合材料受变形时，材料内部结构的修改会导致不可逆损伤，其中最显著的损伤是位于聚合物与填料网络界面内的腔体形成。本工作引入一种新方法，用于基于超小角X射线散射分析橡胶复合材料中的腔体形成。该方法采用专门设计的多样本拉伸装置进行高通量测量，具有统计学意义。提出的数据降低方法允许提前检测和定量腔体形成，同时提供有关从一级粒子尺度到大量硅颗粒聚集体的层次化填料结构信息（跨越四个数量级）。为验证该方法，在不同比例下测量了使用高度均匀硅填充的SSBR橡胶复合材料的散射。在准静态应变下进行测量，应变以递增步骤施加，直到达到可实现的最大伸长率或样品断裂。通过多次重复的测量结果表明，样品中腔体形成所需的最低应变以及随应变增大而腔体大小的演化在这些样品之间是相似的。含有最高聚合物含量的样品显示出最低的腔体形成速率和更高的硅结构耐久性。通过在可用应变范围内对填料层次结构进行拟合获得的测量数据，确定了复合材料的结构稳定性。