方案摘要
方案下载应用领域 | 材料 |
检测样本 | 橡胶 |
检测项目 | |
参考标准 | / |
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。
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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