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Natural rubber-carbon black coagulation: Following the nanostructure evolution from a colloidal suspension to a composite

机译：天然橡胶 - 炭黑凝固：从胶体悬浮液到复合材料的纳米结构进化

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Making elastomeric composite materials via heteroaggregation of a binary colloidal suspension of Natural Rubber (NR) latex and Carbon Black (CB) filler is an interesting production method to obtain an efficient dispersion in the polymer matrix. This study successfully employs an original approach of field emission scanning electron microscopy (FESEM) to investigate for the first time the nanostructure evolution of a coagulum originated from the aggregation of NR globules with CB filler in suspension. More specifically, we exploited a chemical fixation method allowing simultaneous acquisition of backscattered electron (BSE) and secondary electron (SE) imaging modes. Additionally, the role of external physical stresses, like mechanical shear and sonication was also investigated in terms of structural effect induced on the formed coagulum at the nanoscopic scale. Our results highlight destabilization of NR globules, either induced by direct interaction with small CB aggregates or governed by solvent evaporation. Reduction in the size of CB agglomerates, obtained using sonication, highly improved filler distribution and confirmed that the size of CB aggregates is an important parameter responsible for the destabilization of NR globules.
机译：通过天然橡胶（NR）胶乳和炭黑（CB）填料的二元胶体悬浮液的异质聚集制备弹性复合材料是一种有趣的生产方法，可以在聚合物基体中获得有效的分散。本研究成功地采用了场发射扫描电子显微镜（FESEM）的原始方法，首次研究了悬浮液中NR球与CB填料聚集形成的凝聚体的纳米结构演变。更具体地说，我们开发了一种化学固定方法，允许同时获取背散射电子（BSE）和二次电子（SE）成像模式。此外，还研究了外部物理应力（如机械剪切和超声波）在纳米尺度上对形成的凝聚体产生的结构效应方面的作用。我们的研究结果强调了NR球的不稳定性，这可能是由与小CB聚集体的直接相互作用引起的，也可能是由溶剂蒸发引起的。通过超声波处理降低炭黑团聚体的尺寸，极大地改善填料分布，并证实炭黑团聚体的尺寸是导致NR球不稳定的一个重要参数。

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