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1、38轮胎工业2001年第21卷聚合物填料和填料填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续3)王梦蛟(CabotCorporation,BillericaTechnicalCenter)中图分类号:TQ330.38文献标识码:A文章编号:10068171(2001)01003807(接上期)13填料并用对动态性能的影响(白炭黑与炭黑并用,无偶联剂)当表面特性不同的两种填料并用时,不同填料粒子间的相互作用会影响聚合物母体中填料的网络化,进而影响填充硫化胶的动态性能。当诸如填料形态和用量
2、等其它参数保持恒定时,问题就是在填充并用填料体系的胶料中填料网络化程度比单独填充其中任何一种填料重还是轻,或是居于二者之间。这可通过热力学图29在填料并用体系中与重聚过程有关的能量变化中粘合能的变化W估计出,该热力学过程示与填料附聚过程中粘合能的推导类似[见意如下(还见图29):公式(32)~(36)],人们直接可得到:d1/2d1/22p1/2p1/22hhhW=2[(f1)-(f2)]+2[(f1)-(f2)]+2[Wf1+Wf2-2Wf1f2]+ababab2[Wf1+Wf2-2Wf1f2](43)dp式中,为填料表面能的色散分量,为源自络。这些条件是难以
3、满足的,对诸如炭黑和白分子间偶极偶极和诱导偶极相互作用的极性炭黑等橡胶通用的填料尤其如此,故人们通过hab分量,W为氢键作用形成的粘合能,W为酸直观推理估计最有可能形成两种填料网络或两碱相互作用形成的粘合能。f1和f2代表填料种不同填料附聚体的混合物,至少从热力学观1和2,f1f2为填料1和2的相互作用。这个公点上看是如此,因为W通常是正的。2-1式表示一种弹性体填充两种不同填料时,只有以炭黑N234(表面积为119mg)和白2-1在两种填料在强度和性质两方面具有完全相同炭黑HiSil210(表面积为150mg)为例研ddpph的表面能特性,即f1=f2,f1=f2
4、,Wf1=究了填料并用对填充硫化胶动态性能的影响。hhababab所有填充胶料的填料用量均为50份。填料组Wf2=2Wf1f2和Wf1=Wf2=2Wf1f2,进而W=0的条件下,两种填料才会在聚合物母体中成对0.2%DSA下的G和由G在0.2%和形成随机联合填料网络。只有在两种填料由于120%DSA下的差值G0.2120表征的Payne效氢键作用Whab应的影响示于图30。随着炭黑/白炭黑用量比f1f2、酸碱相互作用Wf1f2和/或其它极性相互作用形成的粘合能足以补偿相同填例改变,在低应变振幅下的G和Payne效应不料间粘合能而导致W<0的条件下,这两种呈线性变化。
5、这表明与单用其中一种填料相填料才会在聚合物母体中优先形成联合填料网比,随着并用体系中炭黑或白炭黑用量增大,第1期王梦蛟聚合物填料和填料填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续3)39(a)70(b)0(c)70(d)0图300.2%DSA下的G和G在0.2%和120%DSA下的差值G0.2120与炭黑和白炭黑并用比的关系基本配方:SSBRDuradene715100;填料50G和Payne效应先降低,然后提高。换言之,和动力学可预计,聚集体的絮凝较轻,正如在低对应于并用体系的试验点不是遵循从单用两种应变下的G和Payne效应
6、一样。填料结果推导而来的单调增函数,而总是位于填料并用对填料网络形成的作用预计也会该增函数线之下。对硫化胶的动态滞后产生很大影响。在70从单用两种填料的增函数所获得的Payne下tan与应变振幅的关系示于图31。填充炭效应的偏差意味着,在填充并用填料的胶料中黑的硫化胶在约8%DSA下只出现一个峰,白填料网络化较轻。用公式(43)很容易解释这些炭黑胶料的tan直到本研究所用最大振幅也结果。一方面,白炭黑与炭黑聚集体间的相互未到达最大值。相比之下,填充并用填料的硫作用比两种填料中任何一种都要弱。另一方化胶似乎有两个峰(或肩),一个与炭黑一致,另面,尽管白炭黑的表面积比炭黑大,随着白
7、炭黑一个在所用最大振幅下似乎并未出现。在纯白用量增大,可能导致聚集体间距缩小,但是同种炭黑胶料中也观察到后者。如果考虑低应变下填料的聚集体间距可能也在填料网络化中起作的tan,在填充并用填料体系的硫化胶中似乎用,因为不管是单用还是并用体系,填料总用量存在3种填料网络(或附聚体),即炭黑填料网是相同的。在后一种体系中,具有较大吸引势络、白炭黑网络和白炭黑炭黑填料网络。后者能的同种填料聚集体的平均间距比任何一种单由于填料填料相互作用较弱而很弱,以致于在用
