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橡胶制品补强生热理论与炭黑改性

点击数:711  发布时间:2017/11/15 14:20:12

橡胶制品补强生热理论与炭黑改性

张义纲

(一)前言

1904年英国人马特将炭黑填充在橡胶中获得了补强效果,从此以后,炭黑成为橡胶胶料不可或缺的一个组成部分。尽管经过113年的炭黑填充实践,迄今为止,炭黑补强理论尚不完善。张兆红等在2013年出版的《橡胶补强填充剂》一书中,归纳了前人的炭黑补强认识:1,表面吸附层理论,着眼于炭黑与橡胶之间的界面;2,分子链滑动学说,着眼于橡胶内部的滑动;3,填料相互作用模型,着眼于炭黑网络对外力的反抗;4,结合胶模型,着眼于橡胶与炭黑之间的界面。以上理论认识都着眼于偏重于胶料的一个局部,不能完善地全面解释炭黑补强现象,需要把胶料作为一个整体,考察其中各个部位的相对动态变化,获得新的认识。

胶料由自由胶、结合胶、填料,以及结合胶/填料之间的界面四部分组成,需要考察这四部分之间相对的动态变化。拉伸伸长率、拉伸强度、定伸应力三个参数体现的是在外力拉伸作用下,这四个部位抗拒滑动断裂的阻力。在外力拉伸作用下,自由胶分子链抗拒滑动的阻力可以简称为自由胶拉伸阻力;结合胶分子链抗拒滑动断裂的阻力可以简称为结合胶断裂阻力;炭黑聚集体抗拒变形,内部原生粒子调整排列方向的阻力,可以简称为炭黑变形阻力。结合胶/填料界面抗拒滑动的阻力可以简称为界面滑动阻力。

胶料硫化历程中呈现的拉伸伸长率、拉伸断裂强度、定伸应力这三个参数的变化,反映了在温度场作用下,这四个部位抗拒滑动变形断裂阻力的动态变化。分析这些变化的原因,可以从中获得合理的认识。

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