橡胶null检测 | 利用橡胶加工分析仪研究混炼or硫化胶填料分散补强效果-Payne效应-高铁检测仪器（东莞）有限公司

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应用领域	材料
检测样本	橡胶
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利用RPA橡胶加工分析仪对胶料进行应变扫描，在高应变振幅下填料网络遭到破坏，包埋橡胶被释放，填料的有效体积分数降低，导致胶料的模量明显下降。填充胶低应变振幅时的G'max与高应变振幅时的 G'min的差值可以表征佩恩效应。

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高铁检测仪器GOTECH.橡胶加工分析仪RPA-8000
型号：RPA-8000

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利用橡胶加工分析仪研究混炼or硫化胶填料分散补强效果-Payne效应

各种橡胶制品能满足各个产业众多方面的苛刻要求，离不开活性填料对于橡胶制品的补强作用。加入填料可使橡胶制品的力学性能，包括拉伸强度、撕裂强度、耐磨性、硬度、定伸应力等得到明显提高。与此同时，也会引起橡胶制品动态机械性能的显著变化。

加入填料在对橡胶基体起到补强作用的同时，也会引起填充橡胶动态机械性能非线性的变化，例如高的滞后损失，应力软化效应，Payne效应。Payne效应：填料-填料间的相互作用。

RPA橡胶加工分析仪的功能

应变扫描

-评估炭黑分散性

-测量填料相互作用 (Payne effect)

-高应变震荡剪切

无论是炭黑还是白炭黑，当填料用量超过其临界用量时或分散不好时，胶料中形成填料网络。由于被填料包埋的橡胶很难参与形变，填料的有效体积分数增大，因此胶料的模量较高。且填料份数越高, 这种效应越明显。利用RPA橡胶加工分析仪对胶料进行应变扫描，在高应变振幅下填料网络遭到破坏，包埋橡胶被释放，填料的有效体积分数降低，导致胶料的模量明显下降。填充胶低应变振幅时的G'max与高应变振幅时的 G'min的差值可以表征佩恩效应。

Payne效应，实质上是指填充橡胶的动态机械性能对于小形变下的非线性响应具体说，在橡胶加工分析仪RPA的动态机械性能测试中，当填充橡胶试样受到连续正弦变化的剪切应变时，其储能模量（Ｇ′）在应变振幅0.1％附近产生突变，并随应变增大而急剧下降，其损耗模量（Ｇ″）在相应应变值附近出现最大值；当应变振幅增大到约15％时，Ｇ′不再依赖于应变。

从图3可以看出，当应变大于1%时，混炼胶的G'随应变的增大迅速减小。应变开始前后对应的G'之差(△G')表示Payne效应，Payne效应是由混炼胶微观结构的变化引起的。当△G'很小时，Payne 效应不显著。低Payne效应表明填料在橡胶基体中的分散性良好。对比3种混炼胶的△G'，白炭黑/GO/NR混炼胶最大，改性白炭黑-1/GO/NR混炼胶次之，改性白炭黑-2/GO/NR混炼胶最小，说明这3种混炼胶内部填料分散性顺序提高。

综上所述，用Payne效应来评价填料在聚合物体系内分散性的优劣，反映填料粒子间或填料与聚合物基体间相互作用的强弱，已达成了普遍的共识。

填充橡胶无论是混炼胶还是硫化胶状态，在橡胶加工分析仪RPA动态应变的过程中，其内部结构变化是及其复杂的过程，填料－填料和填料－橡胶相互作用不仅相互竞争而且相互影响。降低填料－填料相互作用有利于分散，提高填料－橡胶相互作用则有利于补强。

引用：刘涛，陈亚薇，刘东，杜爱华填充橡胶的Payne效应，橡塑材料与工程教育部重点实验室 266042

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文献贡献者

高铁检测仪器（东莞）有限公司

金牌会员丨第10年

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