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高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering第九节炭黑的补强机理9.1应力软化效应9.2炭黑的补强机理高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering9.1应力软化效应1.应力软化效应:也称为Mullins效应。实际上,Payne效应是应力软化现象的一个反映。高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering应力软化的表示%100121第一次拉伸至给定应变所需的应变能;W2:第二次拉伸至同样应变所需的应变能。高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering2.应力软化效应的影响因素应力软化效应代表一种粘性的损耗因素,凡是影响粘弹行为的因素对它均有影响。填料及其性质对应力软化效应有决定性作用。1.填充的影响2.填料品种的影响3.炭黑品种的影响高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering1)填充的影响对于SBR类的非自补强性橡胶来说,未填充胶几乎没有软化效应,填充胶比未填充胶的软化效应高得多。如未填充的SBR-1500的硫黄硫化体系硫化胶软化效应为7.7%,而相应填充体积分数为0.2的沉淀白炭黑的为45.0%,HAF的则为59.2%。高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering2)填料品种的影响补强性高的填料软化效应高。炭黑具有比较高的应力软化效应,无机填料应力软化效应较低。如用SBR-1500,填充体积分数为0.2,硫黄硫化体系的HAF、VN3白炭黑和轻质CaCO3硫化胶的应力软化效应见右图。高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering3.应力软化的恢复因为炭黑的吸附是动态的,应力软化有恢复性。在恢复条件下,橡胶大分子会在炭黑表面重新分布,断的分子链可被新链代替。剩下的不能恢复的部分称为永久性应力软化作用。在室温下停放几天,损失的应力恢复很少,而在100℃×24h真空中能恢复大部分损失的应力。在良溶剂中(如二甲苯)达到最大溶胀,再把溶剂挥发干,其应力恢复得更多。高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering9.2炭黑的补强机理容积效应(形变放大效应)弱键和强键学说(除弱剩强)橡胶链有限伸长学说(短链断裂或脱离)双壳层模型理论橡胶大分子链滑动学说高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering双壳层模型理论图中A相为自由大分子,B相为交联结构,C相为双壳层。C相起骨架作用联结A相和B相,构成一个橡胶大分子与填料整体网络,改变了硫化胶的结构,提高了硫化胶的物理机械性能。高分子科学与工程学院CollegeofPolymerScienceandEngineering链滑动,缓解应力集中是补强的第一重要因素;链滑动,橡胶链高度取向是补强的第二个因素;链滑动,摩擦消耗外力功,是补强的第三因素。橡胶大分子链滑动学说
本文标题:第3章3-应力软化与补强机理
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