炭黑對(duì)橡膠制品的補(bǔ)強(qiáng)性能,自發(fā)現(xiàn)之日起,國(guó)內(nèi)外就未曾間斷過(guò)研究。傳統(tǒng)方法對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)性的研究,都是在機(jī)械法的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)硫化膠的性能研究來(lái)推測(cè)炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性以及其補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理。這種研究方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟,結(jié)果穩(wěn)定;而缺點(diǎn)則是樣品制備過(guò)程較繁瑣,引入比較大的實(shí)驗(yàn)誤差。本文采用超聲波法制備炭黑與天然膠乳的共混物,然后經(jīng)過(guò)乳液共附聚及干燥過(guò)程制備出共混物膠膜,進(jìn)而對(duì)共混物進(jìn)行拉伸性能、SEM、TGA等性能測(cè)試,研究低炭黑含量下的補(bǔ)強(qiáng)性能;再利用傳統(tǒng)機(jī)械法制備出高炭黑含量的混煉膠及硫化膠,對(duì)膠料的加工特性、硫化膠的物理機(jī)械特性以及動(dòng)態(tài)疲勞特性進(jìn)行研究,綜合分析兩種研究方案下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究炭黑在不同含量下對(duì)天然膠的補(bǔ)強(qiáng)性。按上述兩種方案研究粒徑結(jié)構(gòu)度相同,表面能不同的炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性。結(jié)果表明,N234炭黑經(jīng)過(guò)不同溫度處理不同時(shí)間后,表面能增加,在處理1h時(shí)表面能增加不大,處理6h后表面能差距明顯。隨著炭黑表面能的增加,炭黑的補(bǔ)強(qiáng)效果變差,對(duì)橡膠大分子的吸附力降低。炭黑的表面能不同引起的分散性差異較小。而炭黑表面能對(duì)硫化膠的拉伸性能有較大的影響,主要表現(xiàn)在伸長(zhǎng)率和定伸應(yīng)力上,其中伸長(zhǎng)率明顯增加,定伸應(yīng)... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

炭黑結(jié)構(gòu)

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文5地分散開，進(jìn)而提高橡膠制品的綜合性能。圖1-2是結(jié)合膠模型示意圖[16]。圖1-2結(jié)合膠模型Fig.1-2bondinggluemodel（3）結(jié)合膠雙層結(jié)構(gòu)模型結(jié)合膠模型是一種基于填料與橡膠大分子之間相互作用的界面模型。YoshihideFukahori[18]在這種結(jié)合膠模型的基礎(chǔ)上，將大的變形狀態(tài)下橡膠的體積擴(kuò)張的事實(shí)考慮在內(nèi)，在應(yīng)力分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)新的界面結(jié)構(gòu)模型。該模型的本質(zhì)其實(shí)就是結(jié)合膠雙層結(jié)構(gòu)模型(如下圖1-3的A、B)，該模型認(rèn)為在炭黑外圍吸附的結(jié)合膠結(jié)構(gòu)是由兩部分組成，這兩部分是由未交聯(lián)的結(jié)構(gòu)并且模量各不相同的橡膠層組成，內(nèi)層結(jié)構(gòu)是處于玻璃態(tài)的聚合物玻璃化硬層(glassyhardlayerGH),其厚度為2nm左右；而外層則是聚合物的大分子運(yùn)動(dòng)受到限制的粘性硬層(stickyhardlayerSH),其厚度在3～8nm的范圍內(nèi)。對(duì)于表面光滑的炭黑粒子，兩層總厚度約為5nm；對(duì)于粗糙度較高的炭黑粒子外圍兩層總厚度在10nm左右。聚合物玻璃化硬層的作用只是增大了炭黑粒子的有效直徑，無(wú)論受到多大的應(yīng)變用作，對(duì)應(yīng)力的貢獻(xiàn)都是一個(gè)固定的常數(shù)，也就是說(shuō)GH層對(duì)于大應(yīng)變幅度下應(yīng)力的急劇增加沒(méi)有影響。而粘性硬層在小應(yīng)變下的表現(xiàn)與橡膠基體相似，對(duì)模量的貢獻(xiàn)較小；而當(dāng)應(yīng)變逐漸曾大時(shí)，SH層會(huì)發(fā)生取向，這種現(xiàn)象對(duì)橡膠模量的增大起著重要的作用，與此同時(shí)，由于分子鏈的活動(dòng)能力差GH層不能夠發(fā)生取向，對(duì)模量的增加沒(méi)有貢獻(xiàn)(見圖1-3D)。而在炭黑的含量較高時(shí)，不同結(jié)合膠粒子之間的SH層可以發(fā)生相互交疊，形成超網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(見圖1-3C)，這種超網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在受到大的應(yīng)變作用時(shí)發(fā)生取向進(jìn)而變硬，對(duì)模量產(chǎn)生貢獻(xiàn)。由于橡膠大分子鏈?zhǔn)浅墒鵂钆帕械�，在束與束之間會(huì)形成一些微小的孔洞，這些微小的孔洞可以吸收一部分能量,進(jìn)而延

炭黑的基本性質(zhì)對(duì)NR的補(bǔ)強(qiáng)性研究6一個(gè)循環(huán)的應(yīng)力加載過(guò)程中，橡膠法分子發(fā)生取向而形成分子束，在相互臨近的填料表面，多條分子束形成相扣結(jié)構(gòu)，而在應(yīng)力卸載的過(guò)程中，這種分子束相扣結(jié)構(gòu)沒(méi)有被破壞(見圖1-3F)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)很難保持體系的應(yīng)力狀態(tài)，此時(shí)的應(yīng)力主要是由交聯(lián)聚合物基體來(lái)承擔(dān)的。在第二次應(yīng)力加載過(guò)程中，由于分子束的收縮需要一定的時(shí)間，因此需要的應(yīng)力要比第一階段的卸載過(guò)程大一些。而當(dāng)伸長(zhǎng)率接近第一次加載過(guò)程的伸長(zhǎng)率時(shí)，相扣的分子束結(jié)構(gòu)重新達(dá)到第一次拉伸時(shí)的伸長(zhǎng)狀態(tài)，應(yīng)力的增長(zhǎng)則開始重新依賴于最初的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間地停放或者高溫處理之后，這種分子束結(jié)構(gòu)能夠得到充分松弛而被破壞，進(jìn)而回到最初的無(wú)序狀態(tài)。重新拉伸時(shí)的應(yīng)力曲線則可與第一次拉伸時(shí)的曲線相重合。圖1-3結(jié)合膠雙層結(jié)構(gòu)模型示意圖Fig.1-3schematicdiagramofthedouble-layerstructuremodelofbondingadhesive1.1.4炭黑對(duì)硫化膠性能的影響（1）炭黑性質(zhì)對(duì)硫化膠硬度的影響硬度是硫化膠的重要性能之一，隨著橡膠制品應(yīng)用日益廣泛，使用條件要求也越來(lái)越苛刻，硬度的重要性也日益突出。在橡膠制品的配方設(shè)計(jì)中，影響硫化膠硬度的因素主要有炭黑的品種、用量以及操作油用量等。炭黑對(duì)硫化膠硬度的影響主要體現(xiàn)在用量上，大體上，硫化膠的硬度與炭黑的用量成比例增加，結(jié)晶性橡膠的增長(zhǎng)幅度要比非結(jié)晶性橡膠高，但是在實(shí)際應(yīng)用中，炭黑的用量有一

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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