炭黑對橡膠制品的補強性能,自發(fā)現(xiàn)之日起,國內(nèi)外就未曾間斷過研究。傳統(tǒng)方法對炭黑補強性的研究,都是在機械法的基礎上,通過對硫化膠的性能研究來推測炭黑的補強性以及其補強機理。這種研究方法的優(yōu)點是工藝成熟,結(jié)果穩(wěn)定;而缺點則是樣品制備過程較繁瑣,引入比較大的實驗誤差。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)過乳液共附聚及干燥過程制備出共混物膠膜,進而對共混物進行拉伸性能、SEM、TGA等性能測試,研究低炭黑含量下的補強性能;再利用傳統(tǒng)機械法制備出高炭黑含量的混煉膠及硫化膠,對膠料的加工特性、硫化膠的物理機械特性以及動態(tài)疲勞特性進行研究,綜合分析兩種研究方案下的實驗結(jié)果,研究炭黑在不同含量下對天然膠的補強性。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強性。結(jié)果表明,N234炭黑經(jīng)過不同溫度處理不同時間后,表面能增加,在處理1h時表面能增加不大,處理6h后表面能差距明顯。隨著炭黑表面能的增加,炭黑的補強效果變差,對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。而炭黑表面能對硫化膠的拉伸性能有較大的影響,主要表現(xiàn)在伸長率和定伸應力上,其中伸長率明顯增加,定伸應... 

【文章來源】：青島科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

炭黑結(jié)構(gòu)

青島科技大學研究生學位論文5地分散開，進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)合膠模型的基礎上，將大的變形狀態(tài)下橡膠的體積擴張的事實考慮在內(nèi)，在應力分析結(jié)果的基礎上，提出了一個新的界面結(jié)構(gòu)模型。該模型的本質(zhì)其實就是結(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動受到限制的粘性硬層(stickyhardlayerSH),其厚度在3～8nm的范圍內(nèi)。對于表面光滑的炭黑粒子，兩層總厚度約為5nm；對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，無論受到多大的應變用作，對應力的貢獻都是一個固定的常數(shù)，也就是說GH層對于大應變幅度下應力的急劇增加沒有影響。而粘性硬層在小應變下的表現(xiàn)與橡膠基體相似，對模量的貢獻較小；而當應變逐漸曾大時，SH層會發(fā)生取向，這種現(xiàn)象對橡膠模量的增大起著重要的作用，與此同時，由于分子鏈的活動能力差GH層不能夠發(fā)生取向，對模量的增加沒有貢獻(見圖1-3D)。而在炭黑的含量較高時，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)絡結(jié)構(gòu)(見圖1-3C)，這種超網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)在受到大的應變作用時發(fā)生取向進而變硬，對模量產(chǎn)生貢獻。由于橡膠大分子鏈是成束狀排列地，在束與束之間會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,進而延

炭黑的基本性質(zhì)對NR的補強性研究6一個循環(huán)的應力加載過程中，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)，而在應力卸載的過程中，這種分子束相扣結(jié)構(gòu)沒有被破壞(見圖1-3F)，因為這種結(jié)構(gòu)很難保持體系的應力狀態(tài)，此時的應力主要是由交聯(lián)聚合物基體來承擔的。在第二次應力加載過程中，由于分子束的收縮需要一定的時間，因此需要的應力要比第一階段的卸載過程大一些。而當伸長率接近第一次加載過程的伸長率時，相扣的分子束結(jié)構(gòu)重新達到第一次拉伸時的伸長狀態(tài)，應力的增長則開始重新依賴于最初的應力—應變關系。而經(jīng)過長時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，進而回到最初的無序狀態(tài)。重新拉伸時的應力曲線則可與第一次拉伸時的曲線相重合。圖1-3結(jié)合膠雙層結(jié)構(gòu)模型示意圖Fig.1-3schematicdiagramofthedouble-layerstructuremodelofbondingadhesive1.1.4炭黑對硫化膠性能的影響（1）炭黑性質(zhì)對硫化膠硬度的影響硬度是硫化膠的重要性能之一，隨著橡膠制品應用日益廣泛，使用條件要求也越來越苛刻，硬度的重要性也日益突出。在橡膠制品的配方設計中，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)晶性橡膠的增長幅度要比非結(jié)晶性橡膠高，但是在實際應用中，炭黑的用量有一

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]離子液體對白炭黑填充天然橡膠性能的影響[D]. 王哲鵬.青島科技大學 2019
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本文編號：3643479