炭黑分散性和NR分子量对炭黑/NR复合材料动态性能的影响

摘要

Payne效应的发现对研究橡胶材料的动态性能具有十分重要的意义，人们通过测试Payne效应的大小来表征胶料中填料-填料相互作用，进而评价填料在胶料中的分散状况。笔者对此有不同的见解，故采取相应的实验方法加以证实。
　　本文采用乳液共沉法制备分散度不同的炭黑/天然橡胶（NR）复合材料，在保证复合材料中橡胶分子量不变的情况下，研究炭黑分散性对Payne效应的影响。对NR生胶、加硫未填充共沉胶、炭黑共沉胶、加硫炭黑共沉胶分别薄通不同的次数，研究NR分子量及凝胶对NR胶料Payne效应的影响。
　　对炭黑品种和用量相同但分散不同的炭黑/NR共沉胶测试炭黑分散度、门尼粘度。用RPA2000橡胶加工分析仪测试共沉胶的动态性能，结果表明：在炭黑用量不高（15份以内）时，随着胶料中炭黑分散性改善，共沉胶的门尼粘度稍有下降，低应变下的弹性模量与高形变下的弹性模量的差值ΔG'减小，Payne效应减弱，损耗因子（tanδ）减小。
　　对炭黑用量和品种相同但分散性不同，添加硫化体系的炭黑/NR共沉胶，热硫化后测试分散度和动态性能，结果表明，随着炭黑分散性变好，硫化胶的Payne效应减弱，tanδ减小，与未硫化的炭黑/NR共沉胶相比，胶料硫化之后弹性模量增大，Payne效应增大，tanδ减小。
　　对NR生胶用RPA橡胶加工分析仪做动态性能测试，发现随着应变的增大NR生胶的弹性模量也出现了非线性下降现象，过滤掉塑炼胶中的凝胶，溶胶在低应变下的G'，tanδ及ΔG'较过滤之前增大，表明胶料中溶胶分子量大小及凝胶含量对弹性模量有明显的影响。
　　对加有硫化体系的NR共沉胶，用开炼机薄通不同遍数，测试塑炼胶及其硫化胶的动态性能，结果表明，随共沉胶薄通次数增多，分子量减小，塑炼胶及其硫化胶的ΔG'均减小，tanδ增大；与对应的塑炼胶相比，硫化胶的G'增大，ΔG'减小，表明胶料中橡胶网络结构及链段的缠结对低应变下G'有贡献。
　　对乳液共沉法制备的含有硫化体系的炭黑/NR复合材料，用开炼机薄通不同的遍数，测试塑炼胶及其硫化胶的动态性能，结果表明，随薄通遍数增多，ΔG'减小，Payne效应减弱，胶料硫化后Payne效应增强。
　　综上结果可以看出胶料的Payne效应减弱，不仅仅是填料分散改善引起的，还有可能是胶料中橡胶分子量下降，凝胶含量减少引起的，所以用Payne效应变化来评价填料分散性是不严谨的。

目录

符号说明

第一章 绪论

1.1 炭黑的基本概述

1.2 天然胶乳简介

1.3 橡胶填料复合材料的制备方法概述

1.4 复合材料中的多重相互作用

1.5橡胶材料动态性能的研究进展

1.6 课题研究的背景和意义

第二章 炭黑的分散性对炭黑/NR共沉胶动态性能的影响

2.1 概述

2.2 实验部分

2.3 结果分析与讨论

2.4 本章小结

第三章 炭黑分散性对炭黑/NR硫化胶动态性能的影响

3.1 概述

3.2 实验部分

3.3 结果分析与讨论

3.4 本章小结

第四章 分子量对NR生胶动态性能的影响

4.1 概述

4.2 实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 分子量对未填充NR胶料动态性能的影响

5.1 概述

5.2 实验部分

5.3 结果分析与讨论

5.4 本章小结

第六章 分子量对炭黑填充硫化胶动态性能的影响

6.1 概述

6.2 实验部分

6.3 结果分析与讨论

6.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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