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橡膠制品補強生熱理論與炭黑改性

點擊數:755  發布時間:2017/11/15 14:20:12

橡膠制品補強生熱理論與炭黑改性

張義綱

(一)前言

1904年英國人馬特將炭黑填充在橡膠中獲得了補強效果,從此以后,炭黑成為橡膠膠料不可或缺的一個組成部分。盡管經過113年的炭黑填充實踐,迄今為止,炭黑補強理論尚不完善。張兆紅等在2013年出版的《橡膠補強填充劑》一書中,歸納了前人的炭黑補強認識:1,表面吸附層理論,著眼于炭黑與橡膠之間的界面;2,分子鏈滑動學說,著眼于橡膠內部的滑動;3,填料相互作用模型,著眼于炭黑網絡對外力的反抗;4,結合膠模型,著眼于橡膠與炭黑之間的界面。以上理論認識都著眼于偏重于膠料的一個局部,不能完善地全面解釋炭黑補強現象,需要把膠料作為一個整體,考察其中各個部位的相對動態變化,獲得新的認識。

膠料由自由膠、結合膠、填料,以及結合膠/填料之間的界面四部分組成,需要考察這四部分之間相對的動態變化。拉伸伸長率、拉伸強度、定伸應力三個參數體現的是在外力拉伸作用下,這四個部位抗拒滑動斷裂的阻力。在外力拉伸作用下,自由膠分子鏈抗拒滑動的阻力可以簡稱為自由膠拉伸阻力;結合膠分子鏈抗拒滑動斷裂的阻力可以簡稱為結合膠斷裂阻力;炭黑聚集體抗拒變形,內部原生粒子調整排列方向的阻力,可以簡稱為炭黑變形阻力。結合膠/填料界面抗拒滑動的阻力可以簡稱為界面滑動阻力。

膠料硫化歷程中呈現的拉伸伸長率、拉伸斷裂強度、定伸應力這三個參數的變化,反映了在溫度場作用下,這四個部位抗拒滑動變形斷裂阻力的動態變化。分析這些變化的原因,可以從中獲得合理的認識。

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