納米填充天然橡膠的制備及裂紋生長(zhǎng)機(jī)理研究.pdf

1、天然橡膠（NR）作為一種常溫下具有優(yōu)異機(jī)械性能高彈性材料被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活中。其作為制造輪胎及其他橡膠制品的基本材料在循環(huán)載荷下會(huì)萌生初始裂紋并導(dǎo)致裂紋的生長(zhǎng)，而裂紋生長(zhǎng)導(dǎo)致的橡膠失效是爆胎事故發(fā)生的主要原因之一。橡膠制品的開(kāi)裂行為與填料有著密不可分的關(guān)系，因此，對(duì)于裂紋生長(zhǎng)機(jī)理的研究需考慮填料的影響。本文以天然橡膠和丁苯橡膠為基體材料，以白炭黑這一更能平衡輪胎滾動(dòng)阻力、生熱及耐濕滑能力的填料為補(bǔ)強(qiáng)劑，來(lái)探究納米填料尺寸與填充份數(shù)與橡

2、膠開(kāi)裂形態(tài)及開(kāi)裂行為之間的關(guān)系，以期望為高抗開(kāi)裂橡膠材料的制備提供理論基礎(chǔ)。
　　文章第一部分，對(duì)比研究了不同粒徑，不同含量的白炭黑填充天然橡膠和丁苯橡膠的機(jī)械力學(xué)性能，探討了白炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠和丁苯橡膠的異同。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于天然橡膠，少量白炭黑填充并不能有效增強(qiáng)其力學(xué)性能，反而會(huì)因其與天然橡膠相容性差，界面結(jié)合能力不好，缺陷多導(dǎo)致其力學(xué)性能下降。而白炭黑對(duì)非自補(bǔ)強(qiáng)性的丁苯橡膠補(bǔ)強(qiáng)效果很好，隨白炭黑含量的增加其機(jī)械性能明顯增加。另

3、外，小粒徑的白炭黑因其比表面積大，結(jié)構(gòu)層次高，對(duì)丁苯橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果更好。
　　第二部分研究了不同粒徑，不同含量的白炭黑填充天然橡膠的裂紋生長(zhǎng)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，裂紋尖端呈現(xiàn)出典型的“韌帶破裂機(jī)制”。填料份數(shù)與粒徑共同決定的填料網(wǎng)絡(luò)的形成有效抑制了天然橡膠的裂紋生長(zhǎng)。而白炭黑表面的強(qiáng)極性導(dǎo)致其與橡膠基體的相容性不好，使橡膠分子鏈在其表面更易滑動(dòng)，裂紋更易成核，這給試樣的裂紋生長(zhǎng)帶來(lái)不利影響。
　　在論文第三部分，探究了不同粒徑