压力与温度对炭黑填充丁苯橡胶复合材料动静态性质影响的分子模拟
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国家自然科学基金资助项目(21704003, 51973012)


Molecular Dynamics Simulation of the Influence of Pressure and Temperature on the Static and Dynamic Behavior of the Carbon Black Filled SBR Nanocomposites
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    摘要:

    采用分子动力学模拟研究了不同压力与温度对炭黑填充丁苯橡胶复合体系动静态性能的影响。结果表明,复合体系的玻璃化转变温度随着压力升高呈现线性上升;体系自由体积与分子链尺寸随着压力上升或温度下降而减小,这也导致了分子链平动扩散与旋转动力学的降低。通过计算材料储能模量、损耗模量与损耗因子,发现材料储能模量与损耗模量随着压力上升或温度下降而上升,而材料损耗因子随着压力上升或温度下降而逐渐减小。这些结果为理解水声材料在大压力宽温域环境下的性能演变提供了微观机理。

    Abstract:

    The effects of different pressures and temperatures on the static and dynamic behavior of the carbon black filled SBR nanocomposites were studied by molecular dynamics simulation. The results show that the glass transition temperature of the composites increases linearly with the external pressure. In addition, both the free volume and the molecular chain size of the systems decrease with the increase of pressure or the decrease of temperature, which also lead to the decrease of the translational diffusion and rotational dynamics of the molecular chains. By calculating the storage modulus, loss modulus and loss factor of materials, it is found that both the storage modulus and loss modulus of materials increase with the increase of pressure or the decrease of temperature, while the loss factor of materials decreases with the increase of pressure or the decrease of temperature. These results provide a microscopic mechanism for understanding the performance evolution of underwater acoustic materials within a large pressure and wide temperature range.

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引用本文

向 平, 李豪祥, 宋 昊, 马瑞彬, 高洋洋, 赵秀英, 张立群.压力与温度对炭黑填充丁苯橡胶复合材料动静态性质影响的分子模拟[J].高分子材料科学与工程,2021,37(3):93-99.

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