炭黑填充橡胶复合材料动态力学性能和生热预报

基于应变放大因子的概念,对炭黑填充橡胶的动态力学性能和在不同外载条件下的生热性能作了分析预报。对非均一橡胶复合部件或混炼不充分导致炭黑分散不均匀胶料的生热性能和动态模量进行了研究。用两种材料并联而成的复合材料模型说明了炭黑分散度对橡胶性能的影响。结果表明,随着炭黑分散度的提高,动态模量和滞后损失都下降,并且趋于炭黑完全分散时的值。还对复合部件在不同我上的生热情况和动态性能作了比较。     

高压海水老化温度对丁腈橡胶性能的影响

通过自组装压力设备容器,研究海水压力条件下不同老化温度对丁腈橡胶炭黑分散度和动态性能的影响。研究结果表明:橡胶式样表面炭黑分散程度下降,炭黑平均粒径增加,并且测试温度越高,炭黑分散度下降程度越大;压缩生热量和压缩永久变形随着浸泡时间的增加呈现降低的趋势,老化温度越高,生热量越低,永久变形越小;老化温度越高,丁腈橡胶浸泡到高压海水中后的阻尼峰值增加,峰温移向低温方向,半峰宽降低,阻尼性能越差。     

炭黑在橡胶中分散技术研究进展

对于炭黑补强橡胶复合材料,平衡生热、补强以及磨耗之间的关系是炭黑应用的瓶颈问题。炭黑在橡胶基体中的分散性是影响其补强的关键因素之一,从增强炭黑与橡胶之间的相互作用角度出发,炭黑在橡胶中分散技术的研究进展主要体现在炭黑改性、橡胶改性以及液相复合技术方面。重点阐述炭黑的表面改性、聚合物基体的功能化改性以及炭黑与橡胶湿法混炼制备母胶,旨在促进炭黑在橡胶中均匀纳米分散,提高炭黑对橡胶的补强作用,获得性能优异的炭黑/橡胶复合材料。     

炭黑填充橡胶非线性压缩生热性能的研究

采用试验与有限元分析相结合的方法对炭黑填充橡胶(简称橡胶)静动态力学性能和压缩生热性能进行研究。结果表明:橡胶在循环加载时表现出明显的应力软化效应,且通过动态力学分析仪测得橡胶的储能模量和损耗模量都随着温度的升高而明显降低;进一步通过静动刚度仪得到应力软化和温升双重作用下橡胶圆柱(动态压缩)的损耗模量,并通过拟合得到非线性的压缩温升速率方程,最后建立热力耦合有限元模型,其可对橡胶压缩过程中的生热和传热进行拟合分析。     

不同炭黑含量对丁苯橡胶1769E动态力学性能的影响

通过RPA2000橡胶加工性能（RPA）测试和动态机械性能（DMA）测试,研究了不同炭黑含量对结合苯乙烯质量分数为40％的丁苯橡胶（SBR）1769E的动态力学性能影响。研究结果表明,炭黑含量增加对SBR1769E有明显的补强作用,但填料分散情况变差,SBR1769E硫化胶的生热增加。     

白炭黑/炭黑复合填料对天然橡胶补强性能的研究

炭黑和白炭黑是橡胶主要的补强填料,可以显著提升橡胶的性能。虽然炭黑和白炭黑有各自的优势,但白炭黑/炭黑共用可以更好地提高天然橡胶(NR)的物理性能和动态性能。本工作用不同用量比的白炭黑/炭黑复合填料(用量50份)补强NR,考察胶料的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性能、抗裂口增长性能、生热性能和滚动阻力等。结果表明,复合填料的白炭黑用量为20份和30份时NR胶料综合性能较好。     

低生热橡胶复合体系的研究进展

动态生热是橡胶黏弹性的直接体现,是外加机械能向热能的转化。动态生热产生的热量积累直接影响材料的使用性能,生热导致的温度上升会降低橡胶复合材料的力学强度、静态和动态模量以及耐磨性等。为此,开展了橡胶复合材料动态生热机理及低生热调控方面的研究。本文从橡胶基体网络结构、强化粒子分散、加工工艺和理论模拟等角度出发,对橡胶低生热研究进行了归纳、总结及展望。     

胶料中炭黑分散度的表征

分别通过PRA2000橡胶加工分析仪和炭黑分散度仪对混炼胶和硫化胶中炭黑分散度进行测定,并对两种方法的测定结果进行对比。结果表明,通过橡胶加工分析仪测得的混炼胶中炭黑分散CBDI值与通过炭黑分散度仪测得的硫化胶中炭黑分散等级有很好的相关性,可根据胶料状态选择适宜的炭黑分散度测试表征方法。     

改性棉籽蛋白对天然橡胶复合材料性能的影响

将间苯二酚-甲醛改性棉籽蛋白等量代替炭黑填充天然橡胶(NR),利用红外光谱对棉籽蛋白和改性棉籽蛋白进行对比分析,研究了棉籽蛋白用量对橡胶复合材料静态力学性能、热空气老化性能及生热和剪切动态性能的影响。结果表明,棉籽蛋白中的氨基被取代;改性蛋白质低于9份时NR的综合力学强度增加,回弹性提高,抗老化性能提高;改性蛋白质使橡胶复合材料的生热性能降低,储能模量升高,损耗因子降低。     

炭黑和白炭黑与不同SSBR的相互作用研究

选取微观结构相似的锡偶联和硅偶联溶聚丁苯橡胶(SSBR)为橡胶基体,分别使用炭黑和白炭黑进行补强,研究其相互作用及其对硫化胶性能的影响。结果表明,在端基硅偶联SSBR中白炭黑的分散好于炭黑的分散,在端基锡偶联SSBR中炭黑的分散好于白炭黑的分散,说明白炭黑、炭黑分别与硅偶联和锡偶联SSBR有较强的相互作用。炭黑补强能使锡偶联SSBR获得较好的物理机械性能,而白炭黑补强硅偶联SSBR具有更低的动态生热性能。     

反应共混改性纳米二氧化硅/炭黑填充溶聚丁苯橡胶的结构与性能

采用动态反应共混法制备了含硫的硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(Si-69)和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物(Si-75)改性纳米SiO2/炭黑填充溶聚丁苯橡胶(SSBR)硫化胶,分析了胶料的微观结构,研究了胶料的物理机械性能和动态力学性能等。结果表明,纳米填料在胶料中呈现较理想的分散状态;当纳米SiO2与炭黑填料的总量为70份时,随改性纳米SiO2用量的增加,SSBR硫化胶的邵尔A硬度、扯断伸长率、永久变形、撕裂强度下降,拉伸强度变化不大,300%定伸应力显著提高,生热明显下降,其中Si-75改性纳米SiO2/炭黑填充的SSBR综合性能更优;纳米填料在橡胶基体中的分散性好,胶料的动态生热低。     

EPDM胶料的性能研究Ⅰ.炭黑补强EPDM胶料

研究了炭黑品种、用量和硅烷偶联剂Ｓｉ６９的使用等因素对炭黑补强ＥＰＤＭ胶料静态和动态性能的影响,并通过扫描电子显微镜分析了硫化胶的阿克隆磨耗表面,而且使用经改造的固特里奇压缩疲劳实验机测试了胶料内部的动态生热。研究结果表明：炭黑补强ＥＰＤＭ胶料生热较低,耐热老化性能较好,老化后动态性能有明显的改善;使用硅烷偶联剂Ｓｉ６９处理的炭黑,可显著降低胶料的动态生热;与ＳＢＲ载重轮胎胎面胶相比,ＥＰＤＭ胶料具有回弹性好、动态生热较小及老化后性能保持率较高的优点,可用于高温动态下使用的橡胶制品     

SBR-clay-carbon black hybrid nanocomposites for tire tread application

Styrene butadiene rubber-organoclay nanocomposites were prepared with Cloisite 15A via melt intercalation. X-ray diffraction and transmission electron microscopy indicated that the nanostructures are partially exfoliated and intercalated. The nanocomposites exhibited great improvements in tensile strength and tensile modulus. The incorporation of organoclay gave rise to considerable reduction of tan delta and increase in storage modulus in the rubbery region. It is shown that after 6 phr (parts per hundred rubber) clay loading there is not much increase in the properties. The effect of carbon black (N330) on mechanical properties, dynamic mechanical properties, heat build up, abrasion resistance in the nanocomposites having the optimized clay level (6 phr) was investigated. Optimum results were obtained with the addition of 25 phr carbon black. For comparison with the 6phr nanoclay and 25phr N330 (high abrasion furnace carbon black) filled SBR composites, 40 phr N330 filled SBR composites was used. The 6phr organoclay and 25phr N330 filled SBR nanocomposite showed better properties than 40phr carbon filled SBR compound. These results indicate that 6phr organoclay can be replaced by 15 phr carbon black from the conventional SBR-carbon black based tire tread compounds. The Dynamic mechanical analyzer (DMA) results revealed that the new tire tread compound gives better rolling resistance and comparable wet grip resistance and lower heat build up than that of conventional tread compound.     

炭黑与白炭黑补强溶聚丁苯橡胶和乳聚丁苯橡胶胎面胶性能的对比研究

对比研究采用相同体积分数的炭黑和白炭黑分别补强溶聚丁苯橡胶(SSBR)和乳聚丁苯橡胶(ESBR)胎面胶的性能。试验结果表明:与炭黑填充丁苯橡胶(SBR)胶料相比,经偶联剂Si69(用量为白炭黑用量的8%)热处理的白炭黑填充SBR胶料的分散性改善,硫化胶的300%定伸应力增大,拉断伸长率减小,抗湿滑性能提高,滚动阻力和动态生热降低,耐磨性能和抗切割性能较差。     

液体聚异戊二烯对天然橡胶/聚丁二烯橡胶硫化胶微观结构和性能的影响

研究了液体聚异戊二烯(LIR)作为增塑剂对天然橡胶(NR)/聚丁二烯橡胶(BR)硫化胶微观结构、弯曲疲劳性能、压缩疲劳性能和动态力学性能的影响,并与加入工业用增塑剂芳烃油的硫化胶进行了对比。结果表明,加入LIR较芳烃油有利于炭黑在NR/BR体系中的分散;随着LIR用量的增加,NR/BR硫化胶的耐屈挠疲劳性能基本不变;与芳烃油增塑的NR/BR体系相比,LIR增塑NR/BR体系的耐屈挠疲劳性能较优,压缩疲劳生热和压缩永久变形较低;加入LIR降低了硫化胶滚动阻力的同时减弱了其抗湿滑性。     

胶料中炭黑分散性的模糊判别法

依据模糊模式识别提出了对胶料中炭黑分散性进行判别的模糊判别法,用计算机对胶料的彩色图像进行处理,成为显示炭黑粒子在胶料中分布情况的黑白图像,取得合理表征炭黑粒子分散性的数量指标,对指标进行标准化后构造模糊集,获得贴近度函数后比较大小,从而判定出待测胶料的炭黑分散度等级。     

纳米炭黑填充的Lyocell纤维的结构与性能

研究了纳米炭黑在Lyocell纺丝溶液中的分散性,制备不同含量纳米炭黑填充的Lyocell纤维,分析了纤维的结构与性能。结果表明:纳米炭黑在Lyocell纺丝溶液中具有良好的分散性;所得的纤维仍然具有纤维素Ⅱ晶型的结构,同时还保留了纳米炭黑的特征衍射峰;填充了纳米炭黑的纤维力学性能略有降低,但热稳定性不变;SEM结果表明纳米炭黑填充的Lyocell纤维表面光滑且截面为圆形,结构更加致密。     

炭黑橡胶体系热物性影响因素研究

用激光导热分析仪测试3种炭黑填充橡胶复合材料的热物性,探索其影响规律,包括热扩散系数、导热系数和定压比热容随温度、炭黑用量以及炭黑种类的变化规律。结果表明,温度对于3种胶料的热物性影响不大;炭黑用量对热物性有较明显的影响,热扩散系数和导热系数均随填充量的增加而增大,而定压比热容则随填充用量的增加而减小;炭黑的品种对于复合材料的热物性有一定的影响。乙炔炭黑橡胶体系呈现优良的热物性。     

辐射预硫化炭黑/白炭黑天然橡胶胶料性能对比研究

对炭黑和白炭黑分别填充的天然橡胶(NR)胶料进行电子辐射预硫化,研究辐射预硫化对胶料的结合胶含量、门尼粘度和硫化特性及硫化胶的物理性能和动态性能的影响。结果表明,辐射预硫化能提高胶料的结合胶含量、门尼粘度和硫化速度,对两种硫化胶的应力应变、生热和磨耗等性能产生不同的影响,并能显著抑制填料在橡胶基体内网络结构的形成,降低胶料的滞后损失。