中文摘要：

基于对填料增强橡胶的研究积累，本项目将结合最近国际上出现的几个填料网络模型，发展一个涵盖因素全面的、清晰的填料网络结构模型，重点研究填料网络的具体结构，对填料网络结构参量－增强剂聚集体的分形维、网络的两类接点数、网络在基体中的体积分数、网络基元（填料一次聚集体、填料原生粒子）的结合胶厚度等进行定量化，确立网络结构参量与填料网络模量间的关系，进而确定填料网络模量与材料模量间关系。同时还进一步研究动、静态应变下，填料网络结构的演变过程，并与材料动、静态性能相关联。新的研究结果将把Mullins效应、Payne效应、模量随填料用量非线性攀升效应、动态粘弹性能等所依据的内因有机地统一起来，从而给出精确解释和预测。研究领域是当今橡胶科学最为关注和非常根本性的理论问题之一，与填料增强橡胶的众多力学行为密切相关。研究可望获得一些创新性和学术价值较高的成果。

结论摘要：

本项目构建了填料增强橡胶复合材料的网络结构模型。通过测定结合胶、橡胶加工分析仪（RPA）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等研究手段对网络结构进行了表征，并考察了网络结构中刚性结点（填料与填料直接接触形成）和柔性结点（填料之间通过橡胶分子的桥联形成）的比例与填料的分散、填料与橡胶间的界面作用等因素间的关系。填料的分散越好，填料与橡胶间的界面作用越强，网络结构中刚性结点的比例减少，柔性结点的比例增加。对于白炭黑增强的溶聚丁苯橡胶（SSBR），白炭黑通过偶联剂Si69原位改性后，材料结合胶的含量大幅度增加，参与构建网络结构的橡胶分子增加，柔性结点的比例增加，因而抑制了加工过程中填料的聚集；同时将网络结构与材料的动态性能进行了关联，填料分散度的提高和界面作用的增强可显著降低硫化胶在大应变的tanδ值。由于轮胎行驶过程中，其变形较大约为10％以上，因此，白炭黑的原位改性对于制备低滚动阻力轮胎胎面胶料是非常重要的。Guth公式和改进的Halpin-Tsai方程均可满意预测不同种类的炭黑，在宽广填料用量范围的炭黑增强橡胶复合材料的拉伸模量。