白炭黑/聚氧化丙烯悬浮液的分子弛豫与流变行为

摘要

气相二氧化硅/聚醚低聚物悬浮液体系广泛应用于涂料、胶黏剂、锂离子电池、液体防弹衣等诸多领域.然而,聚醚与白炭黑界面相互作用复杂,所形成的界面吸附层显著影响悬浮液的流变行为,界面层结构与流变行为调控是长期困扰学术界和工业界的难题.本文工作详细研究了白炭黑/线形丙二醇低聚物(PPG)界面层结构与流变行为,考察了PPG分子量(0.4~4 kg/mol)的影响机制.研究发现,PPG分子量影响其在白炭黑附近的受限状态和悬浮液流变行为.分子量为0.4 kg/mol时,PPG通过端羟基与白炭黑表面硅羟基间氢键作用而形成较厚((1.0±0.2)nm)的玻璃化层,玻璃化层几何逾渗导致悬浮液在10 rad/s下呈现溶胶-凝胶转变;分子量为1~2 kg/mol的PPG在白炭黑粒子表面形成较薄((0.8±0.1)nm)的玻璃化层,分子量为3~4 kg/mol的PPG则在白炭黑粒子表面形成受限层,悬浮液在10 rad/s下呈溶胶行为.玻璃化层几何逾渗和悬浮液溶胶-凝胶转变之间的关系说明,界面层分子受限程度和流变行为均受PPG羟基密度及其与白炭黑界面相互作用的影响.