变形状态下天然橡胶氧化效应的双量子核磁共振研究

这篇研究通过双量子核磁共振（1H DQ NMR）和溶胀实验，揭示了变形状态（λ=2）对未填充硫化天然橡胶（NR）氧化过程的独特影响。研究发现，尽管变形未改变交联间平均摩尔质量，但显著加剧了网络拓扑异质性，为理解机械应力-化学降解耦合机制提供了新视角。

　　

亮点

材料

实验采用未填充的硫化天然橡胶（NR，SVR 3L级）模型，添加抗氧化剂6PPD抑制热氧化。所有样品通过密炼机制备（50°C，40转/分钟），确保材料均一性。

氧化与变形状态的耦合条件

为实现变形与氧化的同步研究，选择100°C下持续12天的应力松弛实验。此温度可加速氧化且避免氧气扩散控制反应，薄片试样设计（0.3 mm）进一步消除扩散限制。

溶胀实验监测力学活性链变化

通过甲苯溶胀法发现：未变形状态下，氧化导致力学活性链密度（ν）持续下降，表明链断裂主导降解过程。有趣的是，变形状态虽未改变ν的均值，但显著提高了网络异质性。

未老化弹性体网络的¹H固态NMR表征

传统溶胀法仅能获取交联间平均摩尔质量，而¹H DQ NMR可解析网络拓扑细节。未变形样品中，氧化导致力学活性链摩尔质量分布展宽，形成异质网络；变形状态（λ=2）则通过取向各向异性与交联反应的耦合，进一步放大这种异质性。

结论

本研究首次通过¹H DQ NMR证实：变形状态虽不影响NR氧化过程中的平均交联密度，但会通过机械取向效应促进网络拓扑异质性。这一发现为理解复杂应力环境下高分子材料老化机制提供了分子层面依据。