摘要

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介绍了目前炭黑增强橡胶的一些理论， 如分子链滑动理论、结合胶理 论、填料网络理论、炭黑表面结构理论和范德华网络理论 . 同时介绍其他的一些橡胶增强材料。

关键词

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  炭黑; 橡胶; 增强 ; 分子链滑动 ; 结合胶 ; 填料网络 ; 

前言

       不同于高结晶度或玻璃化温度很高的塑料 ,橡胶的自由体积较大 ,分子间作用力小 ,缺乏结晶能力 ,因而就综合性能 (包括强伸、硬度、耐磨、疲劳等 )而言,绝大多数橡胶不经过补强是无法应用的。从加工的角度看 ,纯胶制品由于橡胶的高弹性也是很难制造的 ,一般只能通过液态成型方式或限于结构简单的制品。自从橡胶在工业中开始应用 ,人们就一直致力于橡胶增强模式及机理的研究和相关技术的开发。从氧化锌的使用到炭黑的发现 ,再到各种各样的填充补强剂和补强技术的开发应用 ,可以说 ,寻找高效、简便、经济的增强方式和增强剂历来是橡胶科学研究的重点和热点 ,橡胶增强的研究是橡胶工业、 技术和科学的一个重要课题。

橡胶增强剂三要素

      橡胶增强材料要素橡胶具有很好的弹性，已经成为现代科技研究和人们日常生活中必不可少的材料资源。但因为橡胶的自由体积较大，分子间作用力小，缺乏结晶能力， 使得橡胶的机械性能差， 并且纯胶加工困难， 一般橡胶必须经过增强才能制作橡胶制品。因此，研究者一直致力于寻找具有高增强作用而且价格合理、资源充足的橡胶增强材料， 探索增强剂对橡胶的增强机理。大量研究证明，粒径、表面活性和结构性是影响增强剂增强效果的三个重要因素， 也被称为橡胶增强剂三要素，这一论点的提出得到国内外科学与工业界的认可

1.1

粒径

     橡胶增强剂三要素中，粒径为第一要素。据研究，橡胶的自由体积即空洞尺寸约０． ６ｎｍ，增强剂的粒径与橡胶的空洞尺寸越匹配， 增强剂在橡胶基质中的杂质效应就越小， 阻碍橡胶微裂纹扩展的能力也越高。粒径因素也包含部分表面活性因素， 粒径越小， 比表面积越大， 粒子表面的原子数目占总原子数目的比重越大，其表面效应能够显著提高粒子与橡胶大分子间的作用力， 限制橡胶大分子运动的能力也越强，在一定程度上弥补界面区相互作用弱、 “常规化学作用力”缺乏的问题。

1.2

表面活性

     纳米粒子的各种纳米效应使得纳米增强剂具有增强优势，但由于纳米粒子表面自由能大， 导致纳米粒子容易形成聚集体， 不宜实现在橡胶基体中的均匀分散，阻碍了纳米粒子在橡胶中充分发挥其表面效应。因此，提高纳米粒子的表面活性，可以提高增强粒子在橡胶中的分散， 在一定程度上强化界面间作用力， 这对于最大化实现增强粒子的增强效果并制备具有良好动态力学性能的高性能橡胶十分必要。

1.3

结构

    橡胶补强剂有 3 个要的观点就是其中之一。它认为粒径、 结构性、表面活性是影响补强剂增强效果的 3 个重要因素。并且人们对各个因素的变化对最终增强效果的影响....