橡膠的補(bǔ)強(qiáng)和填充體系

1、第三章第三章 橡膠的補(bǔ)強(qiáng)與填充體系橡膠的補(bǔ)強(qiáng)與填充體系 是橡膠工業(yè)的主要原料之一，屬粉體材料。填料用量相當(dāng)大，幾乎與橡是橡膠工業(yè)的主要原料之一，屬粉體材料。填料用量相當(dāng)大，幾乎與橡膠本身用量相當(dāng)。含有填料的橡膠是一種多相材料。填料能賦與橡膠許多寶膠本身用量相當(dāng)。含有填料的橡膠是一種多相材料。填料能賦與橡膠許多寶貴的性能。例如，大幅度提高橡膠的力學(xué)性能，使橡膠具有磁性、導(dǎo)電性、貴的性能。例如，大幅度提高橡膠的力學(xué)性能，使橡膠具有磁性、導(dǎo)電性、阻燃性、彩色等特殊的性能，使橡膠具有好的加工性能，降低成本等作用。阻燃性、彩色等特殊的性能，使橡膠具有好的加工性能，降低成本等作用。 一何謂補(bǔ)強(qiáng)與填充？一何

2、謂補(bǔ)強(qiáng)與填充？補(bǔ)強(qiáng)：補(bǔ)強(qiáng)：在橡膠中加入一種物質(zhì)后，使硫化膠的耐磨性、抗在橡膠中加入一種物質(zhì)后，使硫化膠的耐磨性、抗撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、模量、抗溶脹性等性能獲得較大提高撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、模量、抗溶脹性等性能獲得較大提高的行為。凡具有這種作用的物質(zhì)稱為補(bǔ)強(qiáng)劑。的行為。凡具有這種作用的物質(zhì)稱為補(bǔ)強(qiáng)劑。填充：填充：在橡膠中加入一種物質(zhì)后，能夠提高橡膠的體積，在橡膠中加入一種物質(zhì)后，能夠提高橡膠的體積，降低橡膠制品的成本，改善加工工藝性能，而又不明顯影響降低橡膠制品的成本，改善加工工藝性能，而又不明顯影響橡膠制品性能的行為。凡具有這種能力的物質(zhì)稱之為填充劑橡膠制品性能的行為。凡具有這種能力的物質(zhì)稱之為

3、填充劑。最常用的填充劑主要是無(wú)機(jī)填料如陶土、碳酸鈣、滑石。最常用的填充劑主要是無(wú)機(jī)填料如陶土、碳酸鈣、滑石粉、硅鋁炭黑等。粉、硅鋁炭黑等。 許多無(wú)機(jī)填料主要來(lái)源于礦物，價(jià)格較許多無(wú)機(jī)填料主要來(lái)源于礦物，價(jià)格較低，它們的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。低，它們的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。中它們的用量幾乎達(dá)到了與炭中它們的用量幾乎達(dá)到了與炭黑相當(dāng)?shù)某潭?。特別是近來(lái)無(wú)機(jī)填料表黑相當(dāng)?shù)某潭取Ｌ貏e是近來(lái)無(wú)機(jī)填料表面改性技術(shù)的研究與應(yīng)用，使無(wú)機(jī)填料面改性技術(shù)的研究與應(yīng)用，使無(wú)機(jī)填料的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。 是橡膠工業(yè)中最重要的補(bǔ)強(qiáng)性填料?？梢院敛豢鋸埵窍鹉z工業(yè)中最重要的補(bǔ)強(qiáng)性填料。可以毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有

4、炭黑工業(yè)便沒(méi)有現(xiàn)代蓬勃發(fā)展的橡膠工業(yè)。地說(shuō)，沒(méi)有炭黑工業(yè)便沒(méi)有現(xiàn)代蓬勃發(fā)展的橡膠工業(yè)。炭黑耗量約占橡膠耗量的一半炭黑耗量約占橡膠耗量的一半。當(dāng)然，對(duì)某一種填料往往是當(dāng)然，對(duì)某一種填料往往是，其中一種作用為，其中一種作用為主，例如陶土加到主，例如陶土加到SBRSBR中，主要是填充作用，但也有一定的中，主要是填充作用，但也有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用。補(bǔ)強(qiáng)作用。 橡膠工業(yè)習(xí)慣把補(bǔ)強(qiáng)作用的炭黑等稱為補(bǔ)強(qiáng)劑，把基本無(wú)補(bǔ)強(qiáng)作用的無(wú)機(jī)橡膠工業(yè)習(xí)慣把補(bǔ)強(qiáng)作用的炭黑等稱為補(bǔ)強(qiáng)劑，把基本無(wú)補(bǔ)強(qiáng)作用的無(wú)機(jī)填料稱為填充劑，這是按作用分類。填料按不同方法分類如下：填料稱為填充劑，這是按作用分類。填料按不同方法分類如下：( (一一

5、) )炭黑的分類炭黑的分類 1 1、按制法分、按制法分 這是炭黑的主要品種，采用油或天然氣為原料，在這是炭黑的主要品種，采用油或天然氣為原料，在13001300一一16501650的反應(yīng)爐中反應(yīng)，爐頂有冷水噴淋。反應(yīng)到所需程度，其產(chǎn)物再經(jīng)的反應(yīng)爐中反應(yīng)，爐頂有冷水噴淋。反應(yīng)到所需程度，其產(chǎn)物再經(jīng)袋濾、粉碎、造粒、磁選等后處理得到炭黑袋濾、粉碎、造粒、磁選等后處理得到炭黑, ,爐法炭黑的特點(diǎn)是含氧量少爐法炭黑的特點(diǎn)是含氧量少( (約約1 1) )，呈堿性，灰分較多。，呈堿性，灰分較多。 這種炭黑采用鐵槽生產(chǎn)。即是使其原料燃燒的火焰從噴嘴噴出到這種炭黑采用鐵槽生產(chǎn)。即是使其原料燃燒的火焰從噴嘴噴出

6、到鐵槽底部，不完全燃燒的碳在底部集積，刮下后經(jīng)一系列后處理而制得炭黑。鐵槽底部，不完全燃燒的碳在底部集積，刮下后經(jīng)一系列后處理而制得炭黑。轉(zhuǎn)化率大約轉(zhuǎn)化率大約5 5。特點(diǎn)是含氧量大。特點(diǎn)是含氧量大( (平均可達(dá)平均可達(dá)3 3) )，呈酸性，灰分較少。，呈酸性，灰分較少。在空心火磚砌成的大型立式爐中，天然氣在在空心火磚砌成的大型立式爐中，天然氣在12001200一一14001400下隔下隔絕空氣使其裂解而制得的炭黑。轉(zhuǎn)化率絕空氣使其裂解而制得的炭黑。轉(zhuǎn)化率3030一一4747。炭黑粒子粗大，補(bǔ)強(qiáng)性。炭黑粒子粗大，補(bǔ)強(qiáng)性低，含氧量低低，含氧量低( (不到不到0.20.2) )，含碳量達(dá)，含碳量達(dá)9

7、999以上。以上。 第二代炭黑，由原爐法炭黑生產(chǎn)工藝改進(jìn)。新工藝炭黑補(bǔ)強(qiáng)性第二代炭黑，由原爐法炭黑生產(chǎn)工藝改進(jìn)。新工藝炭黑補(bǔ)強(qiáng)性比相應(yīng)傳統(tǒng)炭黑高比相應(yīng)傳統(tǒng)炭黑高個(gè)等級(jí)。新工藝炭黑的聚集體較均勻，分布較窄，著色個(gè)等級(jí)。新工藝炭黑的聚集體較均勻，分布較窄，著色強(qiáng)度比傳統(tǒng)的高十幾個(gè)單位，形態(tài)較開(kāi)放。表面較光滑，表面焦油物質(zhì)較多強(qiáng)度比傳統(tǒng)的高十幾個(gè)單位，形態(tài)較開(kāi)放。表面較光滑，表面焦油物質(zhì)較多 。新工藝炭黑很快地在大范圍內(nèi)應(yīng)用。新工藝炭黑很快地在大范圍內(nèi)應(yīng)用。 ：粒徑在：粒徑在4040nmnm以下，補(bǔ)強(qiáng)性高的炭黑，如超耐磨、中超耐磨、高以下，補(bǔ)強(qiáng)性高的炭黑，如超耐磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。耐磨炭黑等

8、。：粒徑在：粒徑在4040nmnm以上，補(bǔ)強(qiáng)性低的炭黑，如半補(bǔ)強(qiáng)炭黑，熱烈法炭以上，補(bǔ)強(qiáng)性低的炭黑，如半補(bǔ)強(qiáng)炭黑，熱烈法炭黑等。黑等。 該分類方法由四位數(shù)碼組成一個(gè)炭黑的代號(hào)該分類方法由四位數(shù)碼組成一個(gè)炭黑的代號(hào)( (名稱名稱) )。第一位是英文字碼，。第一位是英文字碼，有有N N和和S S兩個(gè)，代表硫化速度。若是兩個(gè)，代表硫化速度。若是N N，表示正常硫化速度若是表示正常硫化速度若是S S，代表硫代表硫化速度慢。第二位數(shù)字從化速度慢。第二位數(shù)字從0 0到到9 9共共1010個(gè)數(shù)字，代表個(gè)數(shù)字，代表l0l0個(gè)系列炭黑的平均粒徑個(gè)系列炭黑的平均粒徑范圍。例如范圍。例如0 0代表炭黑平均粒徑范圍在

9、代表炭黑平均粒徑范圍在1 1一一l0nml0nm這一系列的炭黑，這一系列的炭黑，9 9代表炭代表炭黑平均粒徑范圍在黑平均粒徑范圍在2020l l一一500500nmnm這一系列的炭黑。詳見(jiàn)表這一系列的炭黑。詳見(jiàn)表3 3。 表表3 32 2代號(hào)中第三、四位都是數(shù)字，這些數(shù)字是任選的代表各系列中不同代號(hào)中第三、四位都是數(shù)字，這些數(shù)字是任選的代表各系列中不同牌號(hào)間的區(qū)別。例如，牌號(hào)間的區(qū)別。例如，N330N330炭黑就是一種硫化速度正常炭黑就是一種硫化速度正常( (也就是爐法生產(chǎn)的也就是爐法生產(chǎn)的) )，平均粒徑范圍在平均粒徑范圍在26263030nmnm內(nèi)這個(gè)系列中的典型炭黑；內(nèi)這個(gè)系列中的典型炭

10、黑；N347N347是這個(gè)系列中高結(jié)構(gòu)是這個(gè)系列中高結(jié)構(gòu)的炭黑；的炭黑；N326N326是這個(gè)系列中的低結(jié)構(gòu)炭黑；是這個(gè)系列中的低結(jié)構(gòu)炭黑；N339N339是這個(gè)系列中的新工藝炭黑。是這個(gè)系列中的新工藝炭黑。它們的共同特點(diǎn)均有它們的共同特點(diǎn)均有N3N3，后面兩位數(shù)字表明該系列中不同的規(guī)格。后面兩位數(shù)字表明該系列中不同的規(guī)格。 二、無(wú)機(jī)填料的分類第一種按制法及組成分類，分為二氧化硅類第一種按制法及組成分類，分為二氧化硅類( (包括氣相法和沉淀法包括氣相法和沉淀法) )和硅酸鹽和硅酸鹽類類( (包括硅酸鋁和硅酸鈣包括硅酸鋁和硅酸鈣) )。 第二種按第二種按BETBET比表面積分類。對(duì)沉淀法白炭黑提

11、出六個(gè)等級(jí)的比表面積。比表面積分類。對(duì)沉淀法白炭黑提出六個(gè)等級(jí)的比表面積。 （一）白炭黑分類（一）白炭黑分類 白炭黑有兩種分類法。白炭黑有兩種分類法。（二）碳酸鈣的分類方法（二）碳酸鈣的分類方法 目前世界上所生產(chǎn)的碳酸鈣品種規(guī)格有目前世界上所生產(chǎn)的碳酸鈣品種規(guī)格有5050余種。其生產(chǎn)方法基本上有兩種：余種。其生產(chǎn)方法基本上有兩種： 是機(jī)械粉碎碳酸鈣礦物是機(jī)械粉碎碳酸鈣礦物( (大理石、石灰石、貝殼等大理石、石灰石、貝殼等) )的方法生產(chǎn)的的方法生產(chǎn)的重質(zhì)重質(zhì)碳酸鈣碳酸鈣。這種碳酸鈣一般粒徑較大，平均在。這種碳酸鈣一般粒徑較大，平均在4444mm以下粒徑分布寬，粒以下粒徑分布寬，粒子形狀不規(guī)則。

12、子形狀不規(guī)則。 是用化學(xué)方法生產(chǎn)的是用化學(xué)方法生產(chǎn)的輕質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣。因?yàn)榫唧w的制法是向石灰乳中通。因?yàn)榫唧w的制法是向石灰乳中通COCO2 2生成碳酸鈣沉淀故也叫沉淀法碳酸鈣。這種碳酸鈣粒徑小，平均粒徑生成碳酸鈣沉淀故也叫沉淀法碳酸鈣。這種碳酸鈣粒徑小，平均粒徑在數(shù)微米以下，粒徑分布較重質(zhì)的窄。在數(shù)微米以下，粒徑分布較重質(zhì)的窄。 二、結(jié)合橡膠二、結(jié)合橡膠結(jié)合橡膠也稱炭黑凝膠，結(jié)合橡膠也稱炭黑凝膠，結(jié)合橡膠多則補(bǔ)強(qiáng)性強(qiáng)所以結(jié)合橡結(jié)合橡膠多則補(bǔ)強(qiáng)性強(qiáng)所以結(jié)合橡膠是衡量炭黑補(bǔ)強(qiáng)能力的標(biāo)尺。膠是衡量炭黑補(bǔ)強(qiáng)能力的標(biāo)尺。 結(jié)合膠的生成有兩個(gè)原因：結(jié)合膠的生成有兩個(gè)原因：一是吸附在炭黑表面上的橡膠分子

13、鏈與炭黑的表面基團(tuán)結(jié)合，或者橡膠在加一是吸附在炭黑表面上的橡膠分子鏈與炭黑的表面基團(tuán)結(jié)合，或者橡膠在加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)混煉和硫化產(chǎn)生大量橡膠自由基或離子與炭黑結(jié)合，發(fā)生化學(xué)工過(guò)程中經(jīng)過(guò)混煉和硫化產(chǎn)生大量橡膠自由基或離子與炭黑結(jié)合，發(fā)生化學(xué)吸附，這是生成結(jié)合膠的主要原因。吸附，這是生成結(jié)合膠的主要原因。其二是橡膠大分子鏈在炭黑粒子表面上的那些大于溶解力的物理吸附，要同其二是橡膠大分子鏈在炭黑粒子表面上的那些大于溶解力的物理吸附，要同時(shí)解脫所有被炭黑吸附的大分子鏈并不是很容易的，只要有一、兩個(gè)被吸附時(shí)解脫所有被炭黑吸附的大分子鏈并不是很容易的，只要有一、兩個(gè)被吸附的鏈節(jié)沒(méi)有除掉，就有可能使整個(gè)分子鏈成

14、為結(jié)合膠。的鏈節(jié)沒(méi)有除掉，就有可能使整個(gè)分子鏈成為結(jié)合膠。一、影響結(jié)合橡膠的因素一、影響結(jié)合橡膠的因素 結(jié)合橡膠是由于填料表面對(duì)橡膠的吸附產(chǎn)生的，所以任何影響這種吸附結(jié)合橡膠是由于填料表面對(duì)橡膠的吸附產(chǎn)生的，所以任何影響這種吸附的因素均會(huì)影響結(jié)合橡膠，其因素是多方面的，以炭黑為典型分述如下：的因素均會(huì)影響結(jié)合橡膠，其因素是多方面的，以炭黑為典型分述如下： ( (一一) )炭黑比表面積的影響炭黑比表面積的影響 結(jié)合膠幾乎與填料的比表面積成結(jié)合膠幾乎與填料的比表面積成正比增加，隨比表面積增大，與正比增加，隨比表面積增大，與橡膠形成的界面積增大橡膠形成的界面積增大( (當(dāng)分散程當(dāng)分散程度相同情況下度

15、相同情況下) )，吸附表面積增大，吸附表面積增大，吸附量增大，即結(jié)合橡膠增加。吸附量增大，即結(jié)合橡膠增加。 在天然橡膠中試驗(yàn)了在天然橡膠中試驗(yàn)了5 5種炭黑，用量種炭黑，用量5050份，薄通次數(shù)從份，薄通次數(shù)從0 0到到5050次，結(jié)果見(jiàn)圖次，結(jié)果見(jiàn)圖3 35656。 開(kāi)始的增加是由于混煉增加分散性，開(kāi)始的增加是由于混煉增加分散性，增加濕潤(rùn)的作用，同時(shí)也增加了大增加濕潤(rùn)的作用，同時(shí)也增加了大分子斷鏈。天然橡膠是一種很容易分子斷鏈。天然橡膠是一種很容易產(chǎn)生氧化降解的物質(zhì)，那些只有產(chǎn)生氧化降解的物質(zhì)，那些只有兩點(diǎn)吸附的大分子鏈的自由鏈部分兩點(diǎn)吸附的大分子鏈的自由鏈部分可能存在于玻璃態(tài)層及亞玻璃態(tài)層

16、可能存在于玻璃態(tài)層及亞玻璃態(tài)層外面。這部分橡膠分子鏈薄通時(shí)同外面。這部分橡膠分子鏈薄通時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生力學(xué)斷鏈及氧化斷鏈。這樣會(huì)產(chǎn)生力學(xué)斷鏈及氧化斷鏈。這種斷鏈可能切斷了與吸附點(diǎn)的連接，種斷鏈可能切斷了與吸附點(diǎn)的連接，這樣就會(huì)使結(jié)合膠量下降。這樣就會(huì)使結(jié)合膠量下降。 吸附溫度提高，結(jié)合膠量提高，這與上述現(xiàn)象相反，混煉溫度對(duì)結(jié)合膠的吸附溫度提高，結(jié)合膠量提高，這與上述現(xiàn)象相反，混煉溫度對(duì)結(jié)合膠的影響卻是混煉溫度越高則結(jié)合膠越少。綜合作用的結(jié)果是煉膠溫度升高，影響卻是混煉溫度越高則結(jié)合膠越少。綜合作用的結(jié)果是煉膠溫度升高，結(jié)合膠下降。結(jié)合膠下降。橡膠分子量增加，結(jié)合膠增加：橡膠分子量增加，結(jié)合膠增加：

17、 SBR分子量分子量MtMt/M2000結(jié)合膠結(jié)合膠（mg/g）結(jié)合膠比率（以結(jié)合膠比率（以Mv=2000的為的為1）2000145.71134006.760.91.3300000150145.03.2試驗(yàn)表明，混煉后隨停放時(shí)間增加，結(jié)合膠量增加，大約一試驗(yàn)表明，混煉后隨停放時(shí)間增加，結(jié)合膠量增加，大約一周后趨于平衡，因?yàn)楣腆w填料對(duì)固體橡膠大分子的吸附不象周后趨于平衡，因?yàn)楣腆w填料對(duì)固體橡膠大分子的吸附不象固體填料對(duì)氣體或小分子吸附那么容易，另外化學(xué)吸附部分固體填料對(duì)氣體或小分子吸附那么容易，另外化學(xué)吸附部分較慢，也需要一定時(shí)間。較慢，也需要一定時(shí)間。 近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理曾進(jìn)行

18、近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理曾進(jìn)行了廣泛的探討。各個(gè)作者提出的機(jī)理雖然能說(shuō)明一定的問(wèn)題，但有局了廣泛的探討。各個(gè)作者提出的機(jī)理雖然能說(shuō)明一定的問(wèn)題，但有局限性。隨著時(shí)間進(jìn)展，對(duì)機(jī)理不斷在深化完善，限性。隨著時(shí)間進(jìn)展，對(duì)機(jī)理不斷在深化完善，的炭黑補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理是一個(gè)比較完善的理論。的炭黑補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理是一個(gè)比較完善的理論。（一）容積效應(yīng)（一）容積效應(yīng)（二）弱鍵和強(qiáng)鍵學(xué)說(shuō)（二）弱鍵和強(qiáng)鍵學(xué)說(shuō)（三）（三）BuecheBueche的炭黑粒子與橡膠鏈的有限伸長(zhǎng)學(xué)說(shuō)的炭黑粒子與橡膠鏈的有限伸長(zhǎng)學(xué)說(shuō)（四）殼層模型理論（四）殼層模型理論（五）橡膠大分子鏈滑動(dòng)學(xué)說(shuō)（五）橡膠大分子鏈滑動(dòng)學(xué)說(shuō) 這是比較新和比較全面的炭黑

19、補(bǔ)強(qiáng)理論。這是比較新和比較全面的炭黑補(bǔ)強(qiáng)理論。該理論的該理論的是橡膠大分子能在炭黑表面上滑動(dòng)，由此解釋了補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)是橡膠大分子能在炭黑表面上滑動(dòng)，由此解釋了補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)象。炭黑粒子表面的活性不均一，有少數(shù)強(qiáng)的活性點(diǎn)以及一系列的能象。炭黑粒子表面的活性不均一，有少數(shù)強(qiáng)的活性點(diǎn)以及一系列的能量不同的吸附點(diǎn)。吸附在炭黑表面上的橡膠鏈可以有各種不同的結(jié)合量不同的吸附點(diǎn)。吸附在炭黑表面上的橡膠鏈可以有各種不同的結(jié)合能量，由多數(shù)弱的范德華力的吸附以至少量強(qiáng)的化學(xué)吸附。吸附的橡能量，由多數(shù)弱的范德華力的吸附以至少量強(qiáng)的化學(xué)吸附。吸附的橡膠鏈段在應(yīng)力作用下會(huì)滑動(dòng)伸長(zhǎng)。膠鏈段在應(yīng)力作用下會(huì)滑動(dòng)伸長(zhǎng)。 (1)(1)表示膠料

20、原始狀態(tài)，長(zhǎng)短不等的橡膠分子鏈被吸附在炭黑粒子表面上。表示膠料原始狀態(tài)，長(zhǎng)短不等的橡膠分子鏈被吸附在炭黑粒子表面上。 (2)(2)當(dāng)伸長(zhǎng)時(shí)，這條最短的鏈不是斷裂而是沿炭黑表面滑動(dòng)，原始狀態(tài)吸當(dāng)伸長(zhǎng)時(shí)，這條最短的鏈不是斷裂而是沿炭黑表面滑動(dòng)，原始狀態(tài)吸附的長(zhǎng)度用點(diǎn)標(biāo)出，可看出滑移的長(zhǎng)度。這時(shí)應(yīng)力由多數(shù)伸直的鏈承擔(dān)，附的長(zhǎng)度用點(diǎn)標(biāo)出，可看出滑移的長(zhǎng)度。這時(shí)應(yīng)力由多數(shù)伸直的鏈承擔(dān)，起應(yīng)力均勻作用，緩解應(yīng)力集中為補(bǔ)強(qiáng)的第一個(gè)重要因素。起應(yīng)力均勻作用，緩解應(yīng)力集中為補(bǔ)強(qiáng)的第一個(gè)重要因素。 (3)(3)當(dāng)伸長(zhǎng)再增大，鏈再滑動(dòng)，使橡膠鏈高度取向，承擔(dān)大的應(yīng)力，有高當(dāng)伸長(zhǎng)再增大，鏈再滑動(dòng)，使橡膠鏈高度取向，承

21、擔(dān)大的應(yīng)力，有高的模量，為補(bǔ)強(qiáng)的第二個(gè)重要因素。由于滑動(dòng)的摩擦使膠料有滯后損耗。的模量，為補(bǔ)強(qiáng)的第二個(gè)重要因素。由于滑動(dòng)的摩擦使膠料有滯后損耗。損耗會(huì)消去一部分外力功，化為熱量，使橡膠不受破壞，為補(bǔ)強(qiáng)的第三個(gè)損耗會(huì)消去一部分外力功，化為熱量，使橡膠不受破壞，為補(bǔ)強(qiáng)的第三個(gè)因素。因素。 (4)(4)是收縮后膠料的狀況，表明再伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力軟化效應(yīng)，膠料回縮后是收縮后膠料的狀況，表明再伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力軟化效應(yīng)，膠料回縮后炭黑粒子間橡膠鏈的長(zhǎng)度差不多一樣，再伸長(zhǎng)就不需要再滑動(dòng)一次，所炭黑粒子間橡膠鏈的長(zhǎng)度差不多一樣，再伸長(zhǎng)就不需要再滑動(dòng)一次，所需應(yīng)力下降。需應(yīng)力下降。 在適宜的情況在適宜的情況( (加膨脹

22、加膨脹) )下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，由于橡膠鏈的熱運(yùn)動(dòng)，吸附與解下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，由于橡膠鏈的熱運(yùn)動(dòng)，吸附與解吸附的動(dòng)態(tài)平衡，粒子間分子鏈長(zhǎng)度的重新分布，膠料又恢復(fù)至接近于原吸附的動(dòng)態(tài)平衡，粒子間分子鏈長(zhǎng)度的重新分布，膠料又恢復(fù)至接近于原始狀態(tài)。但是如果初次伸長(zhǎng)的變形量大、恢復(fù)常不超過(guò)始狀態(tài)。但是如果初次伸長(zhǎng)的變形量大、恢復(fù)常不超過(guò)5050。 橡膠中使用長(zhǎng)纖維做骨架材料的主要目的在于提高制品的力學(xué)強(qiáng)度和橡膠中使用長(zhǎng)纖維做骨架材料的主要目的在于提高制品的力學(xué)強(qiáng)度和模量，限制其外力作用下的變形。長(zhǎng)纖維與橡膠的復(fù)合，制造工藝是比較模量，限制其外力作用下的變形。長(zhǎng)纖維與橡膠的復(fù)合，制造工藝是比較麻煩的。如果在某

23、些制品中能用短纖維代替長(zhǎng)纖維做為骨架增強(qiáng)材料，即麻煩的。如果在某些制品中能用短纖維代替長(zhǎng)纖維做為骨架增強(qiáng)材料，即可大大簡(jiǎn)化工藝，又不損害其性能，這將是一件很有意義的事?？纱蟠蠛?jiǎn)化工藝，又不損害其性能，這將是一件很有意義的事。 與炭黑比較，它具有高定伸、耐切割、耐撕裂、耐刺穿、低生熱、低與炭黑比較，它具有高定伸、耐切割、耐撕裂、耐刺穿、低生熱、低壓縮變形等優(yōu)點(diǎn)，但補(bǔ)強(qiáng)性不如炭黑，加工比粉體填料麻煩。壓縮變形等優(yōu)點(diǎn)，但補(bǔ)強(qiáng)性不如炭黑，加工比粉體填料麻煩。 與長(zhǎng)纖維比較它可用一般設(shè)備加工，簡(jiǎn)化了長(zhǎng)纖維復(fù)合那些繁雜的加與長(zhǎng)纖維比較它可用一般設(shè)備加工，簡(jiǎn)化了長(zhǎng)纖維復(fù)合那些繁雜的加工過(guò)程，節(jié)約人才、物力和

24、財(cái)力，但是在一些重要的橡膠長(zhǎng)纖維復(fù)合產(chǎn)品中工過(guò)程，節(jié)約人才、物力和財(cái)力，但是在一些重要的橡膠長(zhǎng)纖維復(fù)合產(chǎn)品中尚不能使用，只能在一部分要求不那么苛刻的需纖維增強(qiáng)的產(chǎn)品中應(yīng)用。尚不能使用，只能在一部分要求不那么苛刻的需纖維增強(qiáng)的產(chǎn)品中應(yīng)用。 ：短纖維已成功地應(yīng)用于膠管、三角帶中，在輪胎、密封制品等各領(lǐng)域也在短纖維已成功地應(yīng)用于膠管、三角帶中，在輪胎、密封制品等各領(lǐng)域也在試用，起到了簡(jiǎn)化工藝、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。試用，起到了簡(jiǎn)化工藝、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。 主要用于制造耐中低壓膠管。例如農(nóng)田和園藝灌溉膠管、主要用于制造耐中低壓膠管。例如農(nóng)田和園藝灌溉膠管、汽車中低壓油管、一般水管等

25、。特別是短纖維復(fù)合材料在不同的口型壓出汽車中低壓油管、一般水管等。特別是短纖維復(fù)合材料在不同的口型壓出后便可以有不同取向。周向取向提高耐壓能力，徑向取向提高膠的挺性，后便可以有不同取向。周向取向提高耐壓能力，徑向取向提高膠的挺性，可在無(wú)芯棒條件下連續(xù)生產(chǎn)膠管。用這一技術(shù)還可以制造汽車用異型管，可在無(wú)芯棒條件下連續(xù)生產(chǎn)膠管。用這一技術(shù)還可以制造汽車用異型管，提高了生產(chǎn)效率。提高了生產(chǎn)效率。 在三角帶中壓縮層中使用在三角帶中壓縮層中使用5 52020份短纖維可明顯提高份短纖維可明顯提高三角帶的橫向剛度，具有較好的縱向撓性、較低的彎曲模量，提高側(cè)三角帶的橫向剛度，具有較好的縱向撓性、較低的彎曲模量，

26、提高側(cè)面摩擦力，提高傳動(dòng)效率，不易打滑。在表面層中使用可以增大膠帶面摩擦力，提高傳動(dòng)效率，不易打滑。在表面層中使用可以增大膠帶與槽輪的摩擦力，降低噪聲。防護(hù)膠帶磨損，伸張層中使用可有效地與槽輪的摩擦力，降低噪聲。防護(hù)膠帶磨損，伸張層中使用可有效地提高橫向剛度。提高橫向剛度。 短纖維提高耐磨耗、耐刺穿、耐撕裂性的特點(diǎn)在工程短纖維提高耐磨耗、耐刺穿、耐撕裂性的特點(diǎn)在工程胎胎面膠方面很有意義。在胎面膠中摻胎胎面膠方面很有意義。在胎面膠中摻2.52.5份就明顯地表現(xiàn)出其優(yōu)越性，份就明顯地表現(xiàn)出其優(yōu)越性，在胎體中、三角膠條中、胎困包布膠中應(yīng)用都有一定的好處。在胎體中、三角膠條中、胎困包布膠中應(yīng)用都有一定

27、的好處。 在耐高壓的夾布密封件中、用纖維代替夾布，將大大簡(jiǎn)在耐高壓的夾布密封件中、用纖維代替夾布，將大大簡(jiǎn)化工藝，節(jié)約人力物力?；に嚕?jié)約人力物力。 提高了抗刺穿、抗割裂能力。提高了抗刺穿、抗割裂能力。 主要利用了短纖維膠料的吸能特點(diǎn)。主要利用了短纖維膠料的吸能特點(diǎn)。 1 1、選用填料的三個(gè)原則、選用填料的三個(gè)原則符合填充膠料或橡膠制品物理機(jī)械性能和成品最終使用性能的符合填充膠料或橡膠制品物理機(jī)械性能和成品最終使用性能的要求。要求。符合填充膠料或橡膠制品加工工藝性能的要求。符合填充膠料或橡膠制品加工工藝性能的要求。成本要求和其來(lái)源穩(wěn)定等其他要求。成本要求和其來(lái)源穩(wěn)定等其他要求。 根據(jù)上述三個(gè)

28、原則，根據(jù)上述三個(gè)原則，例如先要決定用粉體填料還例如先要決定用粉體填料還是用短纖維；用黑色的還是用淺色的；用一般的還是用特殊性是用短纖維；用黑色的還是用淺色的；用一般的還是用特殊性能的等。能的等。 例如在紅色天然橡膠內(nèi)胎中選用填充劑，因?yàn)槔缭诩t色天然橡膠內(nèi)胎中選用填充劑，因?yàn)橐龀杉t色的，所以選用白色填料，價(jià)格便宜的要做成紅色的，所以選用白色填料，價(jià)格便宜的CaCOCaCO3 3較好。因較好。因?yàn)閮?nèi)胎強(qiáng)伸性能不能太低，特別要求氣密性故不能用太粗的，為內(nèi)胎強(qiáng)伸性能不能太低，特別要求氣密性故不能用太粗的，應(yīng)選用輕質(zhì)的應(yīng)選用輕質(zhì)的CaCOCaCO3 3 。 3 3、填料性能特點(diǎn)舉例、填料性能特點(diǎn)舉

29、例 比表面積大的炭黑及白炭黑是補(bǔ)強(qiáng)性的，例如比表面積大的炭黑及白炭黑是補(bǔ)強(qiáng)性的，例如N110N110、N121N121、N231N231、N234N234、N347N347、N356N356、M358M358、N375N375、VNVN3 3等。等。 有有N539N539、N630N630、N683N683、N787N787等。等。 有天然礦物或由廢渣加工而得的填料，如有天然礦物或由廢渣加工而得的填料，如陶土、碳酸鈣、硅鋁炭黑、粉煤灰等。陶土、碳酸鈣、硅鋁炭黑、粉煤灰等。 阻燃的有阻燃的有SbSb2 2O O3 3、A1(OH)A1(OH)3 3，MgMg（OHOH）2 2、MoOMoO3 3

30、、FeFe2 2O O3 3等；導(dǎo)電的有乙炔炭黑、等；導(dǎo)電的有乙炔炭黑、N472N472、N293N293等導(dǎo)電炭黑以及金屬等導(dǎo)電炭黑以及金屬粉等；提高耐熱的有粉等；提高耐熱的有ZnOZnO、Fe2OFe2O3 3等；增白最好用等；增白最好用TiOTiO2 2，還可以還可以用用BaSOBaSO4 4、硅石灰等；透明性最好的是硅石灰等；透明性最好的是MgCOMgCO3 3、ZnCOZnCO3 3和透明白炭和透明白炭黑等。黑等。 1.什么是結(jié)合橡膠什么是結(jié)合橡膠?結(jié)合橡膠形成的途徑有哪些結(jié)合橡膠形成的途徑有哪些?哪些因哪些因素影響結(jié)合橡膠的生成量素影響結(jié)合橡膠的生成量?2用大分子滑動(dòng)理論解釋炭黑對(duì)

31、橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用用大分子滑動(dòng)理論解釋炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用作業(yè)作業(yè)六、炭黑與白炭黑的主要應(yīng)用領(lǐng)域舉例：六、炭黑與白炭黑的主要應(yīng)用領(lǐng)域舉例： 輪胎工業(yè)所使用的炭黑占橡膠工業(yè)所使用全部炭黑輪胎工業(yè)所使用的炭黑占橡膠工業(yè)所使用全部炭黑的的6060一一7575?，F(xiàn)以輪胎各部位用發(fā)黑的品種選用為例加以說(shuō)明。胎面要?，F(xiàn)以輪胎各部位用發(fā)黑的品種選用為例加以說(shuō)明。胎面要求用高補(bǔ)強(qiáng)性炭黑，所以我國(guó)艙面中主要用求用高補(bǔ)強(qiáng)性炭黑，所以我國(guó)艙面中主要用N300N300系列或適當(dāng)并用別的系列，系列或適當(dāng)并用別的系列，但近年來(lái)但近年來(lái)N200N200系列的使用有所上升，胎體主要用系列的使用有所上升，胎體主要用N700N700

32、系列，近年系列，近年N600N600用量用量有所上升有所上升 。其他國(guó)家在輪胎中使用的炭黑品種與我國(guó)使用的大方向一致，。其他國(guó)家在輪胎中使用的炭黑品種與我國(guó)使用的大方向一致，但也有一定差別。但也有一定差別。 美國(guó)、西歐和日本胎面也主要用美國(guó)、西歐和日本胎面也主要用N300N300系列，但前蘇聯(lián)主要用系列，但前蘇聯(lián)主要用N200N200系列。系列。歐美主要用歐美主要用N600N600系列。系列。 在具體品種方面，美國(guó)在胎面膠中主要用波動(dòng)阻力與磨耗具有良好平衡在具體品種方面，美國(guó)在胎面膠中主要用波動(dòng)阻力與磨耗具有良好平衡的的N299N299，西歐主要用西歐主要用N375N375。在輪胎中使用炭黑所以存在這些差別，主要在輪胎中使用炭黑所以存在這些差別，主要是因?yàn)楦鲊?guó)情況不同。是因?yàn)楦鲊?guó)情況不同。 各國(guó)對(duì)輪胎的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性要求側(cè)重不同，我國(guó)側(cè)重于經(jīng)濟(jì)性，各國(guó)對(duì)輪胎的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性要求側(cè)重不同，我國(guó)側(cè)重于經(jīng)濟(jì)性，即耐磨性要好，壽命長(zhǎng)；各國(guó)用膠情況不同，國(guó)外主要用合成膠，我國(guó)目即耐磨性要好，壽命長(zhǎng)；各國(guó)用膠情況不同，國(guó)外主要用合成膠，我國(guó)目前主要用天然膠；路面苛刻程度不同，我國(guó)路面雖然不算好，但行駛速度前主要用天然膠；路面