3.1　橡膠納米增強的機理

增強是橡膠材料科學與工程領域一個十分重要的問題，如同增韌對于塑料一樣。橡膠增強科學和技術的研究是一個十分傳統但又十分復雜的課題^[1～7]。由于橡膠材料是一個交聯的高度填充的多組分復雜體系，目前仍有很多問題未能得到很好的理解和解釋^[3,8]。大量的研究和工業應用表明，納米粒子增強對于橡膠的高效增強是必需的^[4,9]。高級別細粒徑的炭黑是橡膠工業最早應用的納米增強劑，雖然其聚結體等效長軸方向的長度超過100nm，但是其在另外兩維的尺度明顯小于100nm。隨后被橡膠工業大量使用的白炭黑是一種表面含有活性羥基的納米二氧化硅。通常，納米粒子可以使非拉伸結晶性橡膠（如丁苯橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠等）的強度提高10倍以上，對于拉伸結晶橡膠（如天然橡膠、氯丁橡膠等），其定伸應力和耐磨性能也可提高10倍以上，而微米粒子常常只有填充增容的效果。事實上，增強效果也很大程度上依賴于聚合物基體所處的聚集態結構。比如，納米球形粒子對橡膠的增強顯著超過了其對塑料基體的效果，后者拉伸強度的提高一般不超過50%。傳統的應力傳遞理論、裂紋傳播抵制理論、表面玻璃化殼層理論等無法解釋這種顯著效果，也無法解釋橡膠基體與塑料基體間在增強效果上的明顯差別。

本節主要介紹橡膠納米增強中存在的逾滲現象，進而提出了橡膠納米增強的新機理，包括橡膠納米增強臨界粒子間距、最佳交聯密度和最小增強粒子尺寸等概念。