炭黑填充天然橡膠混煉膠(CB/NR compounds)是研究橡膠材料黏彈行為的經(jīng)典體系，探討其非線性響應(yīng)機理(主要是Payne效應(yīng))具有重要的社會經(jīng)濟性與理論研究價值。然而填充橡膠體系組分多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且存在多重相互作用，目前對于其補強機理及非線性黏彈性的諸多認識仍然存在爭議。

　　在高填充CB/NR體系中，貫穿橡膠基體的炭黑凝膠網(wǎng)絡(luò)(CBG network)被認為是體系微觀效應(yīng)的直接體現(xiàn)，在補強與非線性黏彈響應(yīng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。鑒于此，我們通過長時抽提實驗獲得了本體CBG樣品，并系統(tǒng)比較了未填充塑煉膠、高填充混煉膠、本體CBG三者的動態(tài)黏彈行為。研究發(fā)現(xiàn)：CBG是處于Jamming態(tài)的軟玻璃材料，其Payne效應(yīng)的來源于應(yīng)變誘導(dǎo)的炭黑聚集體的漲落、遷移和重排(Jamming-Dejamming轉(zhuǎn)變)。高填充混煉膠的Payne效應(yīng)則源于CBG網(wǎng)絡(luò)的破壞與基體網(wǎng)絡(luò)解纏結(jié)的協(xié)同作用，基體纏結(jié)延遲了Payne 效應(yīng)的發(fā)生，并減弱了Payne 效應(yīng)幅度。另外，剪切誘導(dǎo)的Payne效應(yīng)具有明顯的時間依賴性，其中，CBG網(wǎng)絡(luò)可促進結(jié)構(gòu)的快速回復(fù)，而基體橡膠發(fā)生解纏結(jié)后則對結(jié)構(gòu)重建具有抑制作用。該研究成果于近期發(fā)表在Macromolecules, 2016, 49(4), 1454–1463.上。第一作者為碩士研究生甘順昌。