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什么是橡胶补强?补强机理是什么?
2019-03-06 14:17    查看次数:     

在橡胶中通过加入大量的物质来改善橡胶的拉伸强度、耐磨性、撕裂强度和定伸应力等力学性能,提高使用性能,延长制品使用寿命,这种作用称为橡胶补强,这些物质称为补强剂。常用的补强剂有炭黑、白炭黑、硅酸盐、活性碳酸钙、氧化锌以及一些有机化合物。

 

炭黑是橡胶工业中的主要补强剂,几十年来,人们对炭黑补强机理进行了广泛的探讨,总结出很多学说,其中橡胶分子链滑动理论较典型。该理论认为炭黑粒子表面的活性是不均一的,存在着少数强活性点及大最的能量不同的吸附点。因此炭黑对其表面上的橡胶链有不同的结合能量,可以是多数的由范德华力引起的吸附或少数的化学结合键。

 

当炭黑补强硫化胶受到外力作用时,被吸附的橡胶链段会在炭黑粒子表面滑动伸长,于是产生以下补强效应。

 

①、当分子链滑动时,大量的物理吸附的解析作用吸收外力而起到缓冲作用。

 

②、由于滑动摩擦使胶料产生高滞后损耗,损耗会消耗一部分能量,并转化为热能耗散掉,从而保护橡胶不受破坏。

 

③、分子链滑动的结果,是使橡胶链高度定向,使应力均匀分布,从而承担了大的应力或模量。

 

以上效应的结果,可使橡胶的强度大大提高,抵抗破裂。分子链滑动补强机理如图1-10所示。

 

什么是橡胶补强
 

图1-10中,1表示胶料的原始状态,两个炭黑粒子中间的橡胶链段长短不等;2表示当伸长不大时,炭黑粒子间最短的链段完全伸直,承受应力;3表示当伸长增加时,这条最短的链段不是断裂,而是滑动伸长,这时应力由多数伸直的涟段承担,这种应力均匀作用是补强的一个非常重要的因素;4表示伸长继续增大时,由于链段滑动的结果,使橡胶链段高度定向,应力均匀分布,可承担大的应力和模量,这是补强的另一个重要因素,由于滑动摩擦使胶料产生高的滞后损耗,损耗会吸收一部分外力,转化为热量,使橡胶不会破坏,这也是补强的一个重要因索;5表示去掉外力后,胶料收缩,再伸长时则产生应力软化现象,这是因为胶料回缩后炭黑粒子间的橡胶链段长度差不多一样,再伸长时不需再行滑动,所需应力下降;6表示经长时间恢复后,由于橡胶链段的热运动,吸附与解吸附的动态平衡,使炭黑粒子间橡胶分子链段的长度重新分布,胶料又恢复至接近于原始状态。

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