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填充二烯类橡胶动态疲劳过程中结构与性能的研究

时间:2020-11-04     作者:联众   阅读

本文采用动态力学热分析仪DMA、傅里叶变换红外光谱仪FTIR-ATR,透射电镜TEM、原子力显微镜AFM等研究手段,对填充NR和填充SIBR拉伸疲劳过程中微、介观结构及性能的变化进行了分析研究。结果表明:对比填充NR和填充SIBR的疲劳寿命,发现SIBR体系的疲劳寿命优于NR体系,白炭黑体系的疲劳寿命优于炭黑体系。对于填充NR体系而言,在介观尺度上,疲劳后白炭黑粒子有明显的聚集成团趋势,而疲劳后炭黑粒子则局部呈链状排列,这可能与填料和分子链间不同的作用方式有关。温频扫描结果表明:疲劳后胶料玻璃化转变温度升高的顺序为:炭黑体系未添加偶联剂的白炭黑体系添加偶联剂的白炭黑体系,这可能与疲劳后填料周围相互重叠的结合橡胶层中的分子链的取向程度有关。通过改变白炭黑填充NR的疲劳拉伸比,发现拉伸比越大,填料网络遭到破坏的程度越严重:低拉伸比下,主要破坏填料-填料间的弱相互作用,高拉伸比下,填料-填料间的强相互作用也遭到破坏。拉伸比越大,疲劳后白炭黑粒子团聚的程度越严重。对于填充SIBR体系而言,疲劳后白炭黑粒子聚集成团,而炭黑体系疲劳前填料网络化程度较高,疲劳后炭黑粒子分散情况变好,这与分子链强度、结构和体系交联密度有关。温频扫描结果表明:炭黑填充SIBR的玻璃化转变温度升高的幅度大于白炭黑填充SIBR,但远低于炭黑填充NR体系,这与填料和分子链间的作用方式以及分子链的规整性密切相关。综上所述,填充NR和填充SIBR的疲劳寿命以及疲劳过程中介观结构和动态粘弹性的变化存在显著差异。在此基础上,本工作建立了白炭黑和炭黑介观结构在疲劳过程中的演变模型,以及结合橡胶相互重叠层在疲劳过程中的演变模型。

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