Influence of carbon black surface characteristics on CB-NR interfacial interaction: Molecular simulation and experimental study

炭黑 表面粗糙度 无定形固体 表面能 微晶 表面光洁度 分子动力学 材料科学 填料(材料) 化学 复合材料 结晶学 计算化学 冶金 天然橡胶
作者
Jihai Xiao,Ziyuan Zhang,Yajie Luan,Sizhu Wu,Youping Wu
出处
期刊:Composites Part A-applied Science and Manufacturing [Elsevier]
卷期号:182: 108198-108198 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.compositesa.2024.108198
摘要

Carbon black (CB) is the most widely used reinforcing filler in rubber industry, but the effects of CB surface characteristics on interfacial interaction of CB-filled rubber composites are still not fully described. Combined the experimental and molecular simulation techniques, the aim of this study is to individually investigate the influence of various CB surface characteristics, such as surface area, surface crystallite size, roughness and surface energy, on CB-natural rubber (NR) interfacial interaction to obtain a deep interpretation on the properties of rubber composites. Experimental results showed that the specific surface area is the primary factor affecting overall CB-NR interaction, followed by filler network. Meanwhile, CB surface model with different roughness based on experimental parameters were constructed, and the simulation results revealed that CB-NR interfacial interaction mainly occurred at the interface 2–3 nm. The binding energy distribution on CB surface was analyzed, and rough region is weaker than crystal region and amorphous region. The strongest binding sites are located at the junction of rough region and amorphous region. The results in this study are expected to provide a theoretic guide for optimizing the CB characteristics and developing new rubber-grade CB.

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