粒状填料对橡胶的补强（理论及实践）

　　填料作为填充胶复合材料的一种主要成分，对改善橡胶制品的性能发挥重要的作用。但是关于填料如何影响混炼胶的加工性能和硫化胶的力学性能，特别是与之对应的原因，有很多新的想法、理论、应用、现象和观测结果，没有形成定论。这表明填充胶的真实世界复杂程度之高，一定涉及到多种机理，但（作者认为）可以采用相似和相对非特定的术语来解释各种填料对橡胶性能的影响；也就是说，与各种填料参数相关的现象应遵循某种普遍规则或原理。考虑到填料对橡胶补强各个方面的影响，作者相信，填料性能如微观结构、形态和表面特性对决定填充胶的性能起主导作用，进而通过它们在橡胶中的各种效应决定橡胶制品的性能。这些效应包括流体动力学效应、界面效应、包容效应以及填料的聚集效应，本书的架构由此而确立。

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第1章填料的生产制造001
1.1炭黑的生产制造002
1.1.1炭黑的生成机理003
1.1.2炭黑的生产工艺006
1.2白炭黑的生产制造013
1.2.1沉淀法白炭黑生成的机理013
1.2.2沉淀法白炭黑的加工工艺014
1.2.3气相法白炭黑生成的机理016
1.2.4气相法白炭黑的加工工艺016
参考文献018

第2章填料的表征020
2.1化学组成021
2.1.1炭黑021
2.1.2白炭黑023
2.2填料的微观构造025
2.2.1炭黑025
2.2.2白炭黑027
2.3填料的形态028
2.3.1初级粒子比表面积028
2.3.2结构——聚结体的尺寸和形状060
2.3.3着色强度082
2.4填料的表面特征091
2.4.1填料的表面化学表征——表面化学基团091
2.4.2填料表面物理化学的表征——表面能091
参考文献138

第3章填料在橡胶中的效应149
3.1液动效应——应变放大150
3.2填料与聚合物之间的界面相互作用151
3.2.1结合胶151
3.2.2橡胶壳155
3.3包容胶157
3.4填料的聚集作用159
3.4.1填料聚集的观察159
3.4.2填料聚集的模式160
3.4.3填料聚集热力学163
3.4.4填料聚集动力学165
参考文献167

第4章填料的分散172
4.1填料分散的基本概念172
4.2影响填料分散的因素174
4.3液相混炼181
参考文献185

第5章填料对混炼胶性质的影响187
5.1结合胶187
5.1.1结合胶的意义188
5.1.2结合胶的测量189
5.1.3结合胶的结合性质190
5.1.4聚合物在结合胶中的运动性195
5.1.5聚合物对结合胶的影响196
5.1.6填料对结合胶的影响197
5.1.7混炼条件对结合胶的影响208
5.2填充混炼胶的黏度219
5.2.1影响填充混炼胶黏度的因素220
5.2.2黏度-炭黑有效体积的主曲线222
5.2.3白炭黑胶料的黏度226
5.2.4黏度增长-储存硬化230
5.3口型膨胀和挤出胶外观233
5.3.1炭黑胶料的口型膨胀233
5.3.2白炭黑胶料的口型膨胀238
5.3.3挤出胶外观238
5.4生胶强度240
5.4.1聚合物的影响241
5.4.2填料性质的影响243
参考文献247

第6章填料对硫化胶性质的影响254
6.1溶胀254
6.2应力-应变性质261
6.2.1低应变261
6.2.2硬度264
6.2.3中等和高应变-模量的应变相关性265
6.3应变能量损耗-应力软化效应269
6.3.1应力软化效应机理271
6.3.2填料对应力软化的影响277
6.4破裂性质284
6.4.1裂口引发284
6.4.2撕裂285
6.4.3拉伸强度和扯断伸长率305
6.4.4疲劳308
参考文献310

第7章填料对硫化胶动态性能的影响318
7.1硫化胶的动态性能318
7.2填充硫化胶的动态性能321
7.2.1填充胶的弹性模量与应变的关系321
7.2.2填充胶的黏性模量与应变的关系329
7.2.3填充胶的损耗因子与应变的关系332
7.2.4填充橡胶中关于不同模式填料聚集的滞后损失机理337
7.2.5填充胶的动态性能与温度的关系338
7.3动态应力软化效应342
7.3.1模式2的填充胶动态应力软化效应343
7.3.2温度对动态应力软化的影响346
7.3.3频率对动态应力软化的影响348
7.3.4模式3测试的填充胶的动态应力软化效应350
7.3.5填料的性质对动态应力软化及滞后损失的影响357
7.3.6液相混炼白炭黑胶料的动态应力软化358
7.4填充硫化胶动态性能的时温等效性363
7.5生热372
7.6回弹性374
参考文献377

第8章与轮胎性能有关的橡胶补强381
8.1滚动阻力381
8.1.1滚动阻力机理(滚动阻力和滞后损失之间的关系)381
8.1.2填料对动态性能温度相关性的影响383
8.1.3混炼的影响408
8.1.4预交联的影响411
8.2抗湿滑性能(摩擦)413
8.2.1抗滑机理417
8.2.2橡胶与刚性固体表面之间的摩擦417
8.2.3轮胎的抗湿滑性能432
8.3填料对轮胎耐磨性能的影响449
8.3.1磨耗机理449
8.3.2填料参数对磨耗的影响457
参考文献472

第9章轮胎用新补强材料的发展484
9.1炭黑的化学改性484
9.2炭-二氧化硅双相填料(CSDPF)486
9.2.1化学特性487
9.2.2胶料特性489
9.2.3CSDPF 4000在乘用胎中的应用490
9.2.4CSDPF 2000在卡车胎中的应用491
9.3连续液相混炼工艺制造天然胶/炭黑母炼胶492
9.3.1混炼、凝固和脱水的机理493
9.3.2配合特性494
9.3.3硫化特性498
9.3.4CEC硫化胶的物理性能498
9.4连续液相混炼工艺制造合成胶/白炭黑母炼胶504
9.4.1EVEC的制造工艺505
9.4.2混炼胶性能506
9.4.3硫化胶特性510
9.5粉末橡胶521
9.5.1粉末橡胶的生产522
9.5.2粉末橡胶的混炼522
9.5.3粉末橡胶的性质523
9.6其他填料524
9.6.1淀粉524
9.6.2有机黏土525
参考文献526

第10章硅橡胶的补强530
10.1气相法与沉淀法白炭黑基本概况531
10.2白炭黑和硅橡胶之间的相互作用531
10.2.1反相气相色谱法表征表面能532
10.2.2白炭黑-硅橡胶体系中的结合胶533
10.3皱片硬化534
10.4白炭黑表面改性535
10.5白炭黑的形态特性536
10.5.1比表面积537
10.5.2气相法白炭黑的结构特性537
10.6硅橡胶的混炼和加工539
10.7白炭黑在硅橡胶中的分散543
10.8静态力学性能544
10.8.1拉伸模量544
10.8.2拉伸强度和扯断伸长率547
10.8.3压缩永久变形548
10.9动态力学性能549
参考文献551