分子模擬法對石墨烯-丁苯橡膠復合材料以及環(huán)烯烴聚合物結構與性能的研究.pdf

1、丁苯橡膠(SBR)是目前應用最廣泛的合成橡膠之一，作為胎面膠具有高抗?jié)窕院偷蜐L動阻力等綜合優(yōu)勢，是較佳的綠色輪胎胎面材料。橡膠材料由于其強度低以及從加工性能等考慮，需加入填料進行改善。本課題重點關注橡膠的納米增強技術，對石墨烯填充的橡膠復合材料進行了研究。石墨烯由于其高比表面積特性極易發(fā)生團聚，與橡膠的復合的性能很大程度上與石墨烯和橡膠基體之間的界面結合狀態(tài)密切相關。為改善石墨烯易團聚的缺陷，本研究對石墨烯表面進行了化學官能團接枝，利

2、用計算機模擬法并結合實驗，一方面針對石墨烯上接枝特殊的化學官能團后和SBR之間的界面微觀結構與結合特性的影響機理進行了研究，另一方面研究了丁苯橡膠的分子鏈結構、極性以及苯乙烯含量等結構變化對石墨烯/SBR復合體系的分子運動行為影響。為研究橡膠的納米增強機理和制備高性能橡膠復合材料提供了一種新的嘗試。
　　在理論方面，利用分子模擬技術，分別對石墨烯表面接枝-NH2、-COOH等化學官能團化學改性后石墨烯/SBR復合材料的玻璃化轉變溫

3、度變化規(guī)律進行了計算，分析分子動力學(MD)模擬結果可得到比容-溫度曲線，由此確定體系的玻璃化轉變溫度（Tg），發(fā)現(xiàn)隨溫度的升高，復合材料的內聚能密度(CED)、自由體積分數(shù)(FFV)、均對位移(MSD)和分子鏈擴散系數(shù)(D)等均呈增大趨勢但在玻璃化溫度（Tg）處有明顯轉折變化，結果表明采用石墨烯補強橡膠時，對石墨烯表面進行化學改性是改善橡膠基體與石墨烯界面結合性能的有效方法。而基體的SBR，同樣采用分子動力學方法，構建不同分子鏈結構的

4、SBR鏈并與石墨烯復合構建全原子模型，對其均方位移、擴散系數(shù)和均方回轉半徑等模擬參數(shù)進行分析，結果表明SBR分子鏈的苯乙烯含量、支化結構、接枝改性等均會影響聚合物鏈的活動性，從而影響石墨烯/SBR復合材料的性能。
　　近年來，環(huán)烯烴開環(huán)易位聚合(ROMP)備受聚合物各行業(yè)的關注，ROMP法所制得的產品在進行加氫反應后具備高透明性、耐化學性、阻隔性能好等綜合優(yōu)良性能，是一種用來生產防碎瓶蓋、注射器、LED等的熱塑性工程塑料。本研究對