炭黑橡胶复合材料热导率的计算

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1、葿螂肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁袈膀芁蚀袇袀蒇薆袇羂芀薂袆膅薅蒈袅芇莈螆袄羇膁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄羁袁莄莀羁羃膇虿羀肅莃蚅罿芈芅薁羈羇蒁蒇羇肀芄螆羆膂葿蚂羅芄节薈肅羄蒈蒄蚁肆芀莀蚀艿蒆螈虿羈荿蚄蚈肁薄薀蚈膃莇蒆蚇芅膀螅蚆羅莅蚁螅肇膈薇螄腿莄蒃螃衿膆葿螂肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿螀羆芃蒅蝿肈蒈莁袈膀芁蚀袇袀蒇薆袇羂芀薂袆膅薅蒈袅芇莈螆袄羇膁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄羁袁莄莀羁羃膇虿羀肅莃蚅罿芈芅薁羈羇蒁蒇羇肀芄螆羆膂葿蚂羅芄节薈肅羄蒈蒄蚁肆芀莀蚀艿蒆螈虿羈荿蚄蚈肁薄薀蚈膃莇蒆蚇芅膀螅蚆羅莅蚁螅肇膈薇螄腿莄蒃螃衿膆葿螂肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿螀羆芃蒅蝿

2、肈蒈莁袈膀芁蚀袇袀蒇薆袇羂芀薂袆膅薅蒈袅芇莈螆袄羇膁蚂袃聿莆薈袂膁腿蒄羁袁莄莀羁羃膇虿羀肅莃蚅罿芈芅薁羈羇蒁蒇羇肀芄螆羆膂葿蚂羅芄节薈肅羄蒈蒄蚁肆芀莀蚀艿蒆螈虿羈荿蚄蚈肁薄薀蚈膃莇蒆蚇芅膀螅蚆羅莅蚁螅肇膈薇螄腿莄蒃螃衿膆葿螂肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿螀羆炭黑/橡胶复合材料热导率的计算何燕收稿日期：2008-10-7基金项目：国家自然科学基金（50773034）；山东省教育厅科技计划（J07YA14）；山东省自然科学基金(Y2007F38）作者简介：何燕（1973-），女，副教授，博士。主要研究方向：轮胎温度场及材料热物性*为通讯联系人。地址：青岛

3、市松岭路69号352#信箱。Emai：lihtqust2003@163.com电话0532-88959059，李海涛*，马连湘(青岛科技大学（崂山校区）机电工程学院，山东青岛266061)摘要：应用不同的理论模型预测了炭黑/橡胶复合材料的热导率，并与实验测试结果进行了对比分析，结果发现：炭黑体积份数对炭黑填充胶热导率影响很大，随着炭黑用量的增加，炭黑/橡胶复合材料的热导率逐步增加；炭黑/橡胶复合材料的热导率与炭黑的结构性及形态有关；在低填充份数2-25%范围内，用Maxwell模型预测N234炭黑/橡胶及N134炭黑/橡胶两种复合材料的热导率

4、与实验结果最为接近。关键词：炭黑；橡胶；热导率；导热模型中图分类号：TB324文献标识码A文章编号：CalculationofThermalConductivityofRubberFilledwithCarbonHEYan,LiHai-tao,MaLian-xiang(SchoolofElectromechanicalEngineering,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266061,China)Abstract:Thethermalconductivitiesofrubberf

5、illedwithcarbonarecalculatedaccordingtovarioustheoreticalmodels,analyzedandcomparedwithexperimentalresults.Itisshownthatthermalconductivityofrubberfilledwithcarbonisobviouslyenhancedwithincreaseofthevolumefillerfractionofcarbon,isrelatedwiththecarbondiameterstructureandinte

6、rfaceeffect.TheestimatedthermalconductivitiesbyusingMaxwelltheoreticalmodelareofthesamevariationastheexperimentalonesofN234carbon/rubberandN134carbon/rubberattherangeofvolumefillerfractionofcarbonfrom2%to25%.Keywords:carbon;rubber;thermalconductivity;thermalconductivitymode

7、l7炭黑/橡胶材料是依靠晶格振动，由声子传递热量[1]。然而橡胶的相对分子质量较大，且难以完全结晶形成完整的晶格结构[2]，所以导热率很小。炭黑作为一种补强填料，具有较高的热导率。当体积份数较小时，炭黑虽能均匀分散到橡胶中，但彼此不能形成接触和相互作用，所以炭黑对橡胶基体热导率的影响较小；而当填料的体积份数增加到一定值时，炭黑之间彼此相互接触和作用，使复合体系中形成所谓的“导热网络”而增加热导率[,3,4,5,6,7]。由此可见对炭黑/橡胶复合材料的热导率起主导作用的是炭黑和橡胶[8]，为此可把此类复合材料看成是由炭黑和橡胶形成的两相体系。本

8、文应用5种两相体系预测模型对两种炭黑/天然橡胶复合体系的热导率进行理论预测，并与实验结果进行对比分析。1理论导热模型及计算方法复合材料二相体系热导率预测模型的研究取