分子鏈滑動(dòng)學(xué)說(shuō)介紹
分子鏈滑動(dòng)學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)是,炭黑粒子表面的活性是不均一的,有少數(shù)強(qiáng)的活性點(diǎn)和大量的能量不同的吸附點(diǎn)。因此,炭黑對(duì)其表面上的橡膠鏈可以有不同的結(jié)合能量,由多數(shù)的范德華力的吸附到少量的化學(xué)結(jié)合鍵。當(dāng)炭黑補(bǔ)強(qiáng)硫化膠受外力作用時(shí),被吸附的橡膠鏈段會(huì)在炭黑粒子表面滑動(dòng)伸長(zhǎng),于是產(chǎn)生以下補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng):當(dāng)分子鏈滑動(dòng)時(shí),大量的物理吸時(shí)的解析作用吸收外力而起到綬沖作用;由于滑動(dòng)摩擦使膠料產(chǎn)生高滯后損耗,損耗會(huì)消耗一部分能量,并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉,從而保護(hù)橡膠不受破壞;分子鏈滑動(dòng)的結(jié)果是使橡膠鏈高度定向,使應(yīng)力均勻分布,從而承擔(dān)了大的應(yīng)力或模量以上效應(yīng)的結(jié)果,可使橡膠的強(qiáng)度大大提高,抵抗破裂。分子鏈滑動(dòng)的過(guò)程。
1、表示膠料的原始狀態(tài),兩個(gè)炭黑粒子中間的橡膠鏈段長(zhǎng)短不等;
2、表示當(dāng)伸長(zhǎng)不大時(shí),炭黑粒子間最短的鏈段完全伸直,承受應(yīng)力;
3、表示當(dāng)橡膠大分子的伸長(zhǎng)増加時(shí),這條最短的鏈段不是斷裂,而是滑動(dòng)伸長(zhǎng),這時(shí)應(yīng)力由多數(shù)伸直的鏈段承擔(dān),這種應(yīng)力均勻作用是補(bǔ)強(qiáng)的一個(gè)重要因素;
4、表示橡膠大分子的伸長(zhǎng)繼續(xù)増加時(shí),由于鏈段滑動(dòng)的結(jié)果,使橡膠鏈段高度定向,應(yīng)力均勻分布,可承擔(dān)大的應(yīng)力和模量,這是補(bǔ)強(qiáng)的另一重要因素,由于滑動(dòng)摩擦使膠料產(chǎn)生高的滯后損耗,損耗會(huì)吸收一部分外力,化為熱量,使橡膠不受破壞,這是補(bǔ)強(qiáng)的又一因素;
5、表示去掉外力后,膠料收縮,再伸長(zhǎng)時(shí)則產(chǎn)生應(yīng)力軟化現(xiàn)象,這是因?yàn)槟z料回縮后炭黑粒子間的橡膠鏈段長(zhǎng)度差不多一樣,再伸長(zhǎng)時(shí)不需要再行滑動(dòng),所需應(yīng)力下降;
6、表示經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)后,由于橡膠鏈段的熱運(yùn)動(dòng),吸附與解吸附的動(dòng)態(tài)平衡,使炭黑粒子間橡膠分子鏈段的長(zhǎng)度重新分布,膠料又恢復(fù)至接近于原始狀這一理論不僅能夠解釋為什么炭黑表面活性越大,硫化膠強(qiáng)度越高這一問(wèn)題,而且還解釋了拉伸時(shí)的應(yīng)力軟化現(xiàn)象及滯后生熱現(xiàn)象事實(shí)證明,能量損耗大(即生熱大)的膠料有較高的強(qiáng)度,斷裂能量最大的膠料有最大的應(yīng)力軟化效應(yīng)。