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_续完_

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填充聚合物—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1）
王梦蛟
【期刊名称】《轮胎工业》
【年(卷),期】2000(020)011
【总页数】8页(P670-677)
【作者】王梦蛟
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TQ330.38
【相关文献】
1.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) [J], 王梦蛟
2.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4) [J], 王梦蛟
3.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(续完) [J], 王梦蛟;吴秀兰
4.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 [J], 王梦蛟
5.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2）[J], 王梦蛟
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填料对聚氨酯胶粘剂的影响
胶粘剂是一种能够将两个或多个材料黏合在一起的材料，其在现代工业生产中有着广泛的应用。

聚氨酯胶粘剂是一种常用的胶粘剂，它由异氰酸酯与多元醇混合而成，具有优异的粘接性能和耐候性。

为了改善聚氨酯胶粘剂的性能和降低成本，常会在其制备过程中添加填料。

填料是一种无机或有机的颗粒状或纤维状材料，其加入可以改变胶粘剂的性能和提高其机械性能。

本文将探讨填料对聚氨酯胶粘剂的影响。

填料可以改善聚氨酯胶粘剂的流变性能。

聚氨酯胶粘剂在涂覆或涂布时需要具有一定的粘度和流动性，以便于在被粘结材料表面形成均匀的薄层。

添加适量的填料可以改善聚氨酯胶粘剂的黏度和流动性，使其在施工过程中更易操作。

一些常用的填料，如硅酸钙、滑石粉等，都具有很好的流变性能，并能有效地改善聚氨酯胶粘剂的涂布性能。

尽管填料对聚氨酯胶粘剂有着诸多的积极影响，但其也存在一些负面影响。

填料的加入可能会降低聚氨酯胶粘剂的黏附性能。

填料的颗粒或纤维形态可能会影响胶粘剂与被粘结材料之间的形成机制，从而降低黏附性能。

过多的填料加入可能会造成聚氨酯胶粘剂的流动性能下降，从而影响施工过程。

在实际生产过程中，需要合理控制填料的加入量，以平衡其对聚氨酯胶粘剂性能的影响。

填料对聚氨酯胶粘剂具有重要的影响。

合理选择和控制填料的加入量可以有效地改善聚氨酯胶粘剂的流变性能、力学性能和耐老化性能，提高其应用性能和使用寿命。

在聚氨酯胶粘剂的生产和应用过程中，需要充分考虑填料的选择和加入量，以实现最佳的性能表现。

作者简介:王梦蛟(1940-),男,山东桓台县人,卡博特公司首席科学家,博士,主要从事橡胶补强的研究工作。

填料-弹性体相互作用对填充硫化胶滞后损失、湿摩擦性能和磨耗性能的影响王梦蛟[卡博特(中国)投资有限公司,上海 201108]摘要:简要评述填料-聚合物和填料-填料相互作用对填充硫化胶动态性能、湿摩擦性能,特别是微观弹性流体力学润滑作用以及耐磨性能的影响,并从理论和实践两方面讨论这些影响。

胎面胶的滞后损失、湿摩擦性能和耐磨性能分别对轮胎的滚动阻力、湿滑性能和耐磨性能起决定作用。

填料结构形态及表面特性对硫化胶的滞后损失、湿摩擦性能和耐磨性能影响很大。

关键词:填料;弹性体;填料-弹性体相互作用;滞后损失;湿摩擦性能;耐磨性能;胎面胶中图分类号:T Q330.38+1/3;U 463.341 文献标识码:B 文章编号:1006-8171(2007)10-0579-06为满足轮胎在燃油经济性、安全性和耐久性等方面不断提高的要求,必须开发新的轮胎胶料,特别是胎面胶。

轮胎的这些要求只有通过降低滚动阻力、改善抗滑性能,特别是抗湿滑性能以及耐磨性能才能满足,而这些性能与胎面胶的滞后损失、湿摩擦性能以及磨耗性能密切相关。

人们公认填料和聚合物对轮胎使用性能同样起决定性作用。

实际上,填料已不仅是增大胶料体积和降低胶料成本意义上的 填充剂 ,也不仅是提高硫化胶定伸应力和拉伸强度意义上的 补强剂 。

填料实际上是决定轮胎性能的功能性材料。

已进行了诸多研究来说明填料品种、用量和结构形态对硫化胶滞后损失、湿摩擦性能和耐磨性能的影响所起的作用。

硫化胶的这些性能也与填料-聚合物和填料-填料相互作用有关。

而填料-聚合物和填料-填料相互作用又取决于填料和聚合物的表面特性以及它们与其它配合剂的相互作用。

尽管人们早已认识到填料-聚合物和填料-填料相互作用的重要性,但是有关这方面的报道却非常少。

这是由于与结构形态相比,填料表面性能仍缺乏令人满意的表征方法,因为仅有有限的手段可以评价填料表面性能。

混炼胶中影响硫化后粘合的原因混炼胶是橡胶制品生产过程中重要的一个环节，其中的成分和工艺会直接影响到最终产品的质量。

在胶料混炼过程中，存在着一些因素会影响硫化后的粘合效果。

本文将从胶料成分、混炼工艺以及硫化条件等方面来分析原因。

胶料成分是影响硫化后粘合的重要因素之一。

胶料中的填料、增塑剂、硫化剂等成分的质量和配比会对硫化后的粘合效果产生影响。

填料的含量过高会使橡胶粘合面积减小，从而影响粘合强度；而填料的种类也会对粘合效果产生影响，如石墨填料可以提高胶料的导电性，有利于一些特殊要求的粘合。

增塑剂的种类和用量也会对粘合性能产生影响，一些增塑剂可能降低胶料的硫化速率，从而影响粘合效果。

此外，硫化剂的种类和用量也会对粘合性能产生重要影响，不同的硫化剂有不同的活性，会影响硫化反应的速率和程度。

混炼工艺也会对硫化后的粘合产生影响。

混炼工艺中的温度、时间和剪切力等参数都会对胶料的分散性和流动性产生影响，从而影响硫化后的粘合性能。

温度过高会导致胶料老化，使粘合性能下降；温度过低则会影响胶料的流动性，使粘合面积减小。

混炼时间的长短也会对粘合性能产生影响，时间过长会造成胶料的过分分散，时间过短则可能导致胶料的分散不均匀。

剪切力的大小和方式也会对胶料的分散和混合产生影响，适当的剪切力可以提高胶料的分散性和混合均匀性，从而提高硫化后的粘合效果。

硫化条件也会对粘合性能产生重要影响。

硫化温度、时间和压力等条件会直接影响硫化反应的进行和粘合性能的形成。

硫化温度过高会导致胶料的老化和热分解，影响粘合性能；温度过低则会影响硫化反应的速率和程度。

硫化时间的长短也会对粘合性能产生影响，时间过长可能导致硫化剂的过度反应，时间过短则可能导致硫化不完全。

硫化压力的大小也会对粘合性能产生影响，适当的压力可以提高胶料的接触面积和粘合强度。

混炼胶中影响硫化后粘合的原因主要包括胶料成分、混炼工艺和硫化条件等方面。

在实际生产中，我们需要根据具体的产品要求和工艺条件来优化胶料配方和工艺参数，以达到最佳的硫化后粘合效果。

图 10 在 70 ℃和 10 Hz 下炭黑 N234 用量不同 的 S-SBR 胶料 G″与应变的关系 注同图 4
图 11 在 0 ℃和 10 Hz 下炭黑 N234 用量不同 的 S-SBR 胶料 G″与应变的关系 注同图 4
Payne 认为 , 填充橡胶在动态应变中 的能 量损耗 , 进而导致的损耗模量主要由填料网络 的打 破与重建控制 。 根据这个假设 , Kraus 推 导出下述粘性模量 E″的计算公式 :
积分数 , 进而导致 G″的绝对值会由于流体动力 学效应而增大 。
5.3 损耗因子与应变振幅的关系 损耗因子根据其定义取决于粘 、弹性模量 。
弹性模量代表与应变同相的动态应力 , 是返还 系统的能量的量度 , 而粘性模量滞后 90°, 与损 耗能量分量 有关 。 因此在 给定输入功 的情况 下 , tanδ是转化成热量的功(或胶料吸收的功) 与返还系统的功的比值 。除了流体动力学效应 外 , 填料对 G′和 G″的影响涉及不同的机理和不 同的应变依赖关系 , 两者对 tanδ都有影响 。G′ 主要与在动态 应变过程中减弱的填料网络有
因此 , 除了流体动力学效应外 , 填充橡胶高 滞后的必要条件为 :
·填料网络的存在 ; ·网络在动态应变过程中的打破和重建 。 实际上 , 就有关轮胎胎面应用而言 , 一给定 的聚合物体系在不同温度下 t an δ的良好平衡 , 即在低温下高滞后和在高温下低滞后 , 取决于 填料网络化 。 相对于普通填料而言 , 对一给定填料 , 为了 获得特定温度和频率下的交叉性能 , 必须满足 下述条件 : ·填充给定填料的硫化胶的填料网络化应 较轻 ; ·特定的低温或温度范围应在聚合物的转 变区中 , 高温应在聚合物橡胶态区域内 ; ·试验的应变振幅应在限定的范围内 。 超 过后 , 得不到交叉性能的临界振幅由填料网络 的强度决定 。 换言之 , 在给定频率下 , 两种填充硫化胶的 tanδ-温度曲线相比较 , 交叉点会根据聚合物的 玻璃化转变温度 T g 、应变振幅 , 当然还有其填 料网络化的差异而 改变 。 聚合物的 T g 越高 , 应变振幅越小 , 填料网络化程度差异越大 , 预计 交叉点温度越高 。 简而言之 , 上述讨论表明 , 对一给定的聚合

Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ，ｆ ｌ ｙ ａ ｓ ｈ ， ｂｏ ｒ ｏ ｎ， ｚ ｉ ｎ ｃ ｏｘ ｉ ｄ ｅ ， ｍｏ ｎ ｔ ｍｏ ｒ ｉ ｌ ｌ ｏ ｎ ｉ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｍｏ ｎ ｔ ｍｏ ｒ ｉ ｌ ｌ ｏ ｎｉ ｔ ｅ ｉｌ ｆ ｌ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ
第３ ７ 卷第２ 期
２ ０ １ ４ 年３ 月
非 金 属 矿
Ｎｏ ｎ． Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｃ Ｍｉ ｎ ｅ ｓ
Ｖｌ ｏ １ ． ３ ７ Ｎｏ． ２ Ｍａ ｒ ｃ ｈ，２ ０１ ４
填料对聚合物矿物混凝土性能影 响的实验研究
刘敬福 徐 平 于英华 李智超
２ ３ ０ ０ ０ ；２ 辽宁工程技术大学 机械工程学院 ， 辽宁 阜新 （ １ 辽宁工程技术大学 材料科学与工程学院 ， 辽宁 阜新 １ １ ２ ３ ０ ０ ０ ）
关键 词
填料 聚合物矿物混凝土 抗压强度 抗折 强度 耐蚀性
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ５ ２ ８ ． ４ １ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ０ － ８ ０ ９ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ ． ０ ０ ３ ６ － ０ ４
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｆ ｉ ｌ ｌ ｅ ｒ ｏ ｎ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ
ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ（ Ｐ ＭＣ） ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｅ ｎｓ ａ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ， ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｎｄ ａ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｎｃ ａ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｆ ｌ ｌ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ

聚合物2填料和填料2填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续4)王梦蛟(Cabot Corporation,Billerica Technical Center) 中图分类号:TQ330.38 文献标识码:A 文章编号:100628171(2001)022*******(接上期)16　炭黑表面改性对动态性能的影响1611　白炭黑和炭黑化学改性效率的差异如果白炭黑的性能由于表面改性而超过炭黑,自然又会出现是否可对炭黑进行表面改性以提高其使用性能的问题。

事实上,在提高炭黑在烃类聚合物中的补强性能这个方向上已做了大量工作。

大多数改性的重点都在新偶联剂的开发上。

其中最有效的化学品是苯并呋喃黄嘌呤(BFO)、N,N2双(22甲基222硝丙基)21,62二氨基己烷(Sumifine1162)以及最近出现的对氨基苯黄酰基叠氮化合物(amine2BSA)。

采用硅烷偶联剂,尤其是TESPT加强填料2聚合物相互作用,减弱填料2填料相互作用并改善橡胶补强可能已做了更多的努力。

尽管已取得了一定的成功,但是似乎炭黑填充橡胶通过偶联剂获得的动态性能,尤其是滞后的改进不像白炭黑填充硫化胶那么明显。

可考虑有若干原因造成了这种差异。

仅就偶联反应而言,除了偶联剂的性质外,这种反应取决于填料表面化学特性,即:化学官能团的类型;官能团与给定偶联剂的反应活性;填料表面官能团的浓度;填料表面官能团的分布。

不像表面均匀覆盖一层硅氧烷和各种硅醇基(离析的、原始的和连位的)的白炭黑表面,炭黑表面不仅含有氢原子(大部分在芳香环内),而且还含有一定数量的不同含氧基团,如酚基、羧基、醌基、内酯基、酮基、乳醇基和吡喃酮基等。

对于给定的偶联剂,不同基团具有不同的反应性。

例如,对于TESPT,白炭黑表面所有类型的硅醇基与乙氧基的缩合反应性大约相同。

然而如果是炭黑,尽管对炭黑表面的硅烷化化学特性尚不甚了解,但是因其化学性质差别太大,预计不同官能团不会具有相同的偶联反应性。

聚合物2填料和填料2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(Cabot Corporation ,Billerica Technical Center ) 中图分类号:TQ330.38 文献标识码:A 文章编号:100628171(2001)0120038207(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。

这可通过热力学中粘合能的变化ΔW 估计出,该热力学过程示意如下(还见图29):图29　在填料并用体系中与重聚过程有关的能量变化与填料附聚过程中粘合能的推导类似[见公式(32)～(36)],人们直接可得到: ΔW =2[(γd f1)1/2-(γd f2)1/2]2+2[(γp f1)1/2-(γp f2)1/2]2+2[W h f1+W h f2-2W hf1f2]+2[W ab f1+W ab f2-2W abf1f2](43)式中,γd 为填料表面能的色散分量,γp为源自分子间偶极2偶极和诱导偶极相互作用的极性分量,W h 为氢键作用形成的粘合能,W ab 为酸2碱相互作用形成的粘合能。

f1和f2代表填料1和2,f1f2为填料1和2的相互作用。

这个公式表示一种弹性体填充两种不同填料时,只有在两种填料在强度和性质两方面具有完全相同的表面能特性,即γd f1=γd f2,γp f1=γp f2,W hf1=W hf2=2W hf1f2和W abf1=W abf2=2W abf1f2,进而ΔW=0的条件下,两种填料才会在聚合物母体中形成随机联合填料网络。

只有在两种填料由于氢键作用W h f1f2、酸2碱相互作用W ab f1f2和/或其它极性相互作用形成的粘合能足以补偿相同填料间粘合能而导致ΔW <0的条件下,这两种填料才会在聚合物母体中优先形成联合填料网络。

固态电解质是一种新型的电解质材料，具有高离子导电性、良好的化学稳定性和机械强度。

它们被广泛应用于锂离子电池、燃料电池和其他电化学器件中。

在固态电解质中，聚合物和填料之间的相互作用对电解质的性能具有重要影响。

一、聚合物与填料的选择1. 聚合物的选择聚合物是固态电解质的关键组成部分，它们通常具有高分子量、柔韧性和热稳定性。

选择合适的聚合物对于电解质的性能至关重要。

常用的固态电解质聚合物包括聚乙二醇（PEO）、聚丙烯腈（PAN）和聚乙烯醇（PVA）等。

2. 填料的选择填料通常被添加到固态电解质中，以改善其导电性能、机械性能和热稳定性。

常用的填料包括氧化物、硅酸盐和钙钛矿等。

选择合适的填料可以提高固态电解质的综合性能。

二、聚合物与填料之间的相互作用1. 电解质的离子导电性聚合物和填料之间的相互作用对电解质的离子导电性具有重要影响。

填料的添加可以增加固态电解质的离子导电性，从而提高电池或其他电化学器件的性能。

2. 电解质的力学性能聚合物和填料之间的相互作用还影响着固态电解质的力学性能。

合适的聚合物和填料配比可以提高电解质的机械强度，增加其在实际应用中的稳定性。

3. 电解质的热稳定性聚合物和填料对电解质的热稳定性也起着重要作用。

合适的填料可以提高电解质的热稳定性，延长其在高温环境下的使用寿命。

三、未来的发展趋势1. 多功能填料的应用随着固态电解质技术的不断发展，多功能填料的应用将成为未来的发展趋势。

多功能填料既可以提高电解质的离子导电性，又可以改善其力学性能和热稳定性。

2. 界面工程的研究界面工程是固态电解质研究的热点领域之一。

通过对聚合物和填料之间的界面相互作用进行研究，可以进一步优化固态电解质的性能，推动其在电化学器件中的应用。

3. 新型聚合物的合成随着合成技术的不断进步，新型聚合物的合成将成为固态电解质研究的重要方向。

新型聚合物具有更好的导电性能、力学性能和热稳定性，可以为固态电解质的发展带来新的突破。

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2)王梦蛟(Cabot Corporation,Billerica T echnical Center)中图分类号:TQ330.38 文献标识码:A 文章编号:1006-8171(2000)12-0737-08(接上期)8 填料网络形成的动力学 絮凝对于填充胶料,在填料和聚合物间总存在表面能差异,以致即使对填料在聚合物母体中分散很均匀的体系,填料聚集体在胶料储存和硫化过程中也始终有絮凝形成填料网络的趋势。

这种现象在胶体体系中通常称为絮凝,而在胶料中特指填料网络化,最近B hm等人在有关通常也被视为填料絮凝量度的Payne效应的胶料热处理研究中对此进行了很好的验证。

他们发现,炭黑最初分散越差,聚合物相对分子质量越小,热处理温度越高,絮凝速率越快。

在相同热处理条件下,热处理时间越长,Payne效应越大。

除了填料聚集体间的吸引势能外,絮凝过程取决于由布朗运动导致的形成热动态稳定附聚体的聚集体扩散。

对一给定聚合物-填料体系,填料聚集体在聚合物母体中的分散特性在絮凝动力学中起重要作用。

在胶体化学中已证实,控制絮凝的主要因素胶体体系的扩散常数 与温度T和阻尼因子f有关:=kT/f(37)式中,k为波兹曼常数。

阻尼因子取决于介质粘度 和填料粒子的尺寸和形状。

对一半径为a的球形粒子,根据Stokes定律,阻尼因子f为f=6 a(38)因此 =kT 16 a(39) 这个公式表示在给定温度下,填料的絮凝速率基本上由聚合物的粘度和聚集体的尺寸决定。

对诸如炭黑粒子等非对称粒子,可根据Stokes等效半径估计出扩散常数:ff0=(40)式中,f和 分别为非对称粒子的阻尼因子和扩散常数,f0和 0则分别为具有相同质量和体积的等效球体的阻尼因子和扩散常数。

对非对称粒子,f/f0始终大于1,导致扩散常数较低,这意味着高非对称性填料的网络化速率较低。

在高结构炭黑情况下,在聚集体内部存在的巨大空隙所包容的大量橡胶导致比其相应的低结构炭黑更大的等效半径。

填料对复合材料力学性能的影响随着科学技术的不断发展，复合材料在多个领域的应用越来越广泛。

填料是复合材料中的重要组成部分，其种类和性质对复合材料的力学性能有着不同程度的影响。

本文将深入探讨填料对复合材料力学性能的影响。

一、填料的种类和特性填料是复合材料中的一种添加剂，主要起填充增强材料的作用。

填料的种类很多，包括有机填料、无机填料和金属填料等。

各种填料价格不同，性能也不同，用户可以根据需要进行选择。

下面以针对三种常用的填料进行简单分析：（1）有机填料有机填料是包含有机物的填料，例如聚酰亚胺、碳纤维等。

这种填料的优点在于具有高强度、高模量以及高温性能，因此被广泛应用于制造高性能复合材料中。

（2）无机填料无机填料是指包含无机物的填料，例如玻璃纤维、滑石粉和氧化铝等。

这种填料的优点包括具有良好的抗溶解性、防腐性和热稳定性，同时还具有较低的成本。

（3）金属填料金属填料是指包含金属物的填料，例如铜粉和铝粉等。

这种填料的优点在于具有良好的导电性和导热性，同时还具有良好的增强效果。

二、填料对复合材料的影响（1）强度填料的选择对复合材料强度有着不同程度的影响。

例如，一些高强度的有机填料可以大幅度提高复合材料的抗拉强度和抗压强度。

同时，金属填料能够提高复合材料的疲劳强度和耐磨性，显著提高其使用寿命。

（2）振动填料的选择对复合材料的振动特性有着不同程度的影响。

实验结果表明，添加大颗粒的无机材料可以降低复合材料的振动频率，从而提高其使用寿命。

（3）热稳定性填料的热稳定性对复合材料的使用寿命有着很大的影响。

例如，添加具有高热稳定性的填料可以提高复合材料的耐烧蚀性，增强其防护能力和使用寿命。

（4）成本填料的选择通常也受到成本的影响。

例如，无机填料的成本相对较低，因此在一些对性能要求不是非常高的场合中更为常见。

三、填料在工程实践中的应用填料在复合材料制造中的应用已非常普及。

例如，在航空工程和汽车制造中广泛使用复合材料增强材料，以提高飞机和汽车的生产效率。

填料对聚氨酯胶粘剂的影响聚氨酯胶粘剂是一种常用的结构胶粘剂，具有良好的粘接性能和耐热性、耐候性等优点。

填料对聚氨酯胶粘剂的影响主要体现在粘接性能、机械性能和物理化学性能等方面。

填料对胶粘剂的粘接性能有重要影响。

一方面，适当的填料可以改善胶粘剂的流变性能，提高其涂覆性能和施工性能。

添加适量的颜料填料可使胶粘剂具有较好的均匀性和覆盖性，在涂覆过程中能够更好地填充缝隙和粘接面，提高粘接强度。

合理选择填料还可调整胶粘剂的黏度和粘接性能，以满足不同应用场合的要求。

添加纤维填料可增强胶粘剂的粘接强度和抗剪强度，适用于高强度要求的粘接应用。

填料对胶粘剂的机械性能有重要影响。

填料可以增加胶粘剂的硬度、强度和韧性，提高其抗压强度和抗剪强度等机械性能。

添加适量的颗粒填料可增加胶粘剂的硬度，改善其耐磨性和耐冲击性；而添加适量的纤维填料可增加胶粘剂的韧性，改善其抗拉强度和抗撕裂强度。

填料还可以通过调整胶粘剂的体积或质量密度，改变其物理性质，如导电性、导热性等。

填料还能通过与胶粘剂的相互作用，对胶粘剂的物理化学性能产生影响。

填料与胶粘剂之间可以发生物理吸附或化学键合等作用，改变胶粘剂的聚合行为和分子结构，从而影响其固化速度、胶结强度等性能。

某些填料，如钛粉、二氧化硅等，在胶粘剂的固化过程中能够催化聚合反应，加快胶粘剂的固化速度和提高其胶结强度。

填料的选择还可以改变胶粘剂的导热性、导电性、耐候性等特性，提高胶粘剂在特殊环境下的使用性能。

需要注意的是，填料的添加量和选择应根据实际情况进行合理调整，以确保胶粘剂的整体性能。

过量的填料可能导致胶粘剂的黏度过高或颗粒堆积，影响涂覆性能和粘接效果。

填料的纯度、粒径、形貌等也会对胶粘剂的性能产生影响，因此在选择填料时应注意综合考虑各项因素。

填料在聚氨酯胶粘剂中起到了重要作用，通过改变胶粘剂的流变性能、机械性能和物理化学性能等方面，可以提高胶粘剂的粘接强度、耐热性、耐候性等性能，满足不同应用需求。

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,
种
( 过 氧化 二异 丙 苯 ) 硫化
炭 黑几 乎 覆 盖 了 A S T M 构的 全部 范 围 加 5 0 质量 份 炭 黑对
( 见图 3 )
,
炭 黑 的比表面 和 结
9
炉黑 选用
的 天 然 橡胶 硫 化胶
之所以
这样
,
用这
种炭 黑
D CP
,
各
作 硫化 剂 是为 了确 保 填充 剂用量
,
用各 自等 量的
。
作 硫化
不 同的 情况 下 从图
1
交联 密 度仍 可保持 恒定
,
。
剂来 制备 天然 胶胶 料
E朴
:
可见
综 合动 态模量
,
五.
随着加
1
有很 显 然 的两个 方 面 影 响
。
。
求而 受 到限制
,
.
所以
,
要 调整
E.
和
t
a n
氏
炭 黑殡充童和 交 联 密度 的 影 响
靠 上述两 个 参数
2
。
其作 用
已 非 常有 限 了
。
通 过变化 填 充剂 的用量 模量
D CP E
.
可对综 合 动态 响
、
炭 黑类型 的 影 响
和
t
a
n
占 产 生 显著 的影
,
为 了说

为 ±30. 095 kg 。
第 3 期 王梦蛟 1 聚合物2填料和填料2填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响 (续完) 1 59
表 5 混炼程序
混炼阶段 一段
终段
普通混炼程序 橡胶加入密炼机并破碎
加填料 添加所有其它配合剂和最后一批填料 在达到 5 min 或 165 ℃任一指标时排料
24) 。热处理和混炼时间延长会加速所有这些 过程 。通过提高温度可加强聚合物分子链段的
活动能力 ,可加快聚合物分子链扩散以迁移至 更利于物理吸附和化学吸收的位置 。另外 ,当 填料和聚合物混合时 ,聚合物能渗进填料聚集
形成 ,因为胶料粘度随温度提高而降低 。 有明显 的 证 据 说 明 聚 合 物 在 高 温 下 胶 凝
化 。这与聚合物分子甚至在无硫化剂时都可发 生交联有关 。在采用聚合物溶液在玻璃基片上 制备的纯 BR 薄膜进行的空气老化研究中发 现 ,聚合物胶凝在几分钟内开始 ,抗氧化剂可延 迟其进程 。当仅含无凝胶 S2SBR 、氧化锌 、硬脂 酸和抗氧化剂的未填充胶料在低温下制备并在 160 ℃的模型中加热时 ,在所用最短加热时间 20 min 内可获得可测凝胶量 (用结合胶测量所 用的 100 目不锈钢笼评价) 。在相同试验中 ,加 热 40 min 的试样凝胶质量分数达 0. 50 以上 。 因此 ,认为在高温下的密炼机内发生类似的化 学变化过程 ,尤其当延长混炼时间时可能是合 理的 。在填充胶料中 ,也可发生交联反应 ,结果 聚合物分子链以及聚合物凝胶与填料2结合胶 复合物 (填料2凝胶) ,即填料聚集体与直接附着 于其上的聚合物分子发生交联 。因为用标准方
BPST 湿混凝土 干混凝土
N339 普通混炼 强力混炼
90. 0

关 轮 胎磨 耗 已 做 了 大 量 的 研 究 工 作 ， 积 累 了 也 大量 有关 填料 基 本 性 能 对 耐 磨性 能 影 响的知 识 ， 这个议 题 一 直 是 一 些 综 述 论 文 的 主 题＿ ６ 。但 是， 目前 大 多数 研 究 是 针对 填 料 形 态 以及 填 料 在
体与聚合 物基 体分 离应 力 的 电子 显微 镜 观测 结果
聚合 物 中的用量 和分 散 的 ， 只有 极 少 数 的 研究 是
有 关表 面 活性影 响 的 ， 尽管 其 对 磨 耗 的影 响早 就 得 到 了公 认 。随 着 Ｉ ＧＣ技 术 的 发 展 ， 表 面 活 对 性， 特别 是 聚合 物一 料相 互作 用 在 耐磨性 能 中 的 填 作 用展 开 了深 入 研 究 。通 过 这 些 研究 ， 以对 在 可 轮 胎耐 磨性 能试 验 中观察 到 的一些 基本 现象 作 出 更好 的解释 ， 更重 要 的是 ， 以对耐 磨性 能进 行进 可
差 所致 ， 是 由于 很 高 而 导 致 填 料一 料 相 互 这 填
作 用 增 强 的 缘 故 。 实 际 上 ， 热 处 理 温 度 超 过 在 ６ ０℃后 ， 分 散 度 分 析 仪测 量 的炭 黑 未 分散 面 ０ 用
决定 的 聚合物一 填料相 互作 用 随填料 的平 方 根
而 变化 ［ 见式 （ ） 。根 据 式 （ ） 由填 料表 面 间 内 ９］ ６，
硫化胶的耐磨性能不会再进一步提高 。实际上 ，
比表 面 积极 高 的炭黑 耐磨 性能 反而 较差 。在 炭黑 用量 为 ６ ５份 、 油用 量 为 ３ ５份 的情 况 下 ， Ｂ ／ Ｒ ＳＲＢ
Ｃ ＡＢ吸 附 比表 面 积／ｍ Ｔ （ － ） ｇ

第二章橡胶的基本配合2.5 补强与填充体系补强和填充剂又称为填料，是加入到橡胶中提高性能、增容作用和赋予其某些特殊功能为目的而使用的配合剂。

橡胶的填充补强体系是影响硫化胶的拉伸应力应变性能、撕裂强度、硬度、模量、耐磨耗性、动态性能、耐寒性、耐介质等性能的重要因素，在赋予硫化胶导电、导热、绝缘、磁性等功能的方面起重要或必不可少的作用。

填充剂在橡胶中的作用，与其组成、粒径、表面活性、结构性有关。

填料根据化学组成分类主要有炭黑、白炭黑、碳酸钙、陶土、有机补强剂等。

2.5.1填料品种及配合特性2.5.1.1炭黑炭黑是烃类原料经不完全燃烧或热分解而得到由碳粒子熔聚成的具有数十到数百纳米尺寸的粒子组成的聚集体。

炭黑的基本性能由其粒径、结构性、表面化学基团、表面粗糙度等四个指标来表征。

最新的扫描隧道显微镜（STM）发现，炭黑粒子表面具有尖锐的边缘和突出物，呈现处不同的粗糙度。

当炭黑填充橡胶时，线性橡胶分子链在机械剪切力作用下，缠绕在炭黑表面，生成的橡胶三维网络以炭黑粒子作为节点。

当填充橡胶受到外力作用时，缠绕在炭黑表面的橡胶分子链发生变形、移动、取向，将外力的作用传递给其它橡胶分子链，自动调节弹性体的应力分布和力学平衡，使橡胶同时有众多分子链共同承担外力的作用。

因此，橡胶通过炭黑这种无数节点的作用，将外力的影响均匀分散在橡胶内部，使其具有应变能力；另一方面，即使在受力过程中有部分网络的分子链断裂，仍会有新伸展或滑动的分子链来共同承受外力的作用，而不至于迅速危及整个橡胶弹性体。

其他非补强性填料，如陶土、滑石粉、碳酸钙，由于表面光滑，无法“挂”住橡胶分子链，当橡胶网络受力变形时，分子链容易从其表面滑过，不会产生缠绕作用，因此，这些填料在填充橡胶中主要起填充作用。

根据ASTM标准对炭黑的分类，每一种炭黑代号由四位数码组成。

第一位为英文字母N或S，N代表正常硫化速度，S代表硫化速度较慢。

第二位数字从0到9共10个数字，代表10个系列炭黑的平均粒径范围。