异戊橡胶中填料的絮凝及其对性能的影响

针对硫化过程对异戊橡胶中的填料絮凝及其性能的影响等问题, 通过改变硫化温度和硫化时间, 对比研究了炭黑、 白炭黑、 炭黑/白炭黑混合填料体系中的填料絮凝过程, 比较其动、 静态性能等的变化. 为了分析交联网络在填料絮凝过程中的贡献, 对比了工艺相同的含硫与不含硫胶料在不同温度和时间下的絮凝过程. 在含硫体系中, 佩恩效应主要来自于填料网络和橡胶网络的贡献; 而在不含硫体系中, 佩恩效应主要来自于填料网络的贡献. 研究结果表明, 橡胶网络的形成在一定程度上限制了填料的絮凝, 因此, 随温度升高, 含硫体系的佩恩效应减小, 而无硫体系的佩恩效应逐渐增加或先减小后增加. 随时间延长, 含硫胶料和无硫胶料的佩恩效应均增加, 但机制有所不同. 其中含硫胶料主要来自于交联网络的形成, 而无硫胶料主要来自于填料的絮凝. 絮凝动力学研究表明, 快速絮凝发生在较短的时间范围内, 在长时间范围内絮凝开始变慢但并不会停止, 且在较低温度(60 ℃)下絮凝仍会发生. 此外, 高温和长时间热处理导致材料的拉伸性能出现下降, 但动态疲劳性能有所增强.     

微重力下Fe-Al-Nb合金液滴的快速凝固机理及其对显微硬度的影响

采用落管无容器处理技术实现了Fe_(67.5)Al_(22.8)Nb_(9.7)三元合金在微重力条件下的快速凝固,获得了直径为40—1000μm的合金液滴.实验中合金液滴的过冷度范围为50—216 K,冷却速率随着液滴直径的减小由1.23×10~3K·s~(-1)增大到5.53×10~5K·s~(-1).研究发现,Fe_(67.5)Al_(22.8)Nb_(9.7)合金液滴的凝固组织均由Nb(Fe,Al)_2相和(αFe)相组成,且随着液滴直径的减小,初生Nb(Fe,Al)_2相由树枝晶转变为等轴晶,共晶组织发生了约3倍的细化且生长特征由层片共晶向碎断共晶转变;硬质初生Nb(Fe,Al)_2相的析出有效提高了合金的显微硬度.与电磁悬浮条件下同过冷合金的凝固组织对比发现,落管条件下的合金液滴凝固组织更细化,使得合金显微硬度提高了2%—6%.     

落管中Ni-Fe-Ti合金的快速凝固机理及其磁学性能

采用落管自由落体方法实现了Ni_(45)Fe_(40)Ti_(15)合金在微重力无容器条件下的快速凝固,获得了直径介于160—1050μm的合金液滴.理论计算表明冷却速率及过冷度随液滴直径减小而增大,并呈指数函数关系,实验获得的最大过冷度为210 K(0.14 T_L).随着过冷度增大,凝固组织中粗大的γ-(Fe,Ni)枝晶逐渐细化,二次枝晶间距减小,溶质Ti在γ-(Fe,Ni)相中的固溶度显著扩展.对不同直径合金液滴的凝固样品进行磁学性能分析,结果表明随着凝固合金液滴直径减小,其饱和磁化强度增大,矫顽力减小,矩形比下降,软磁性能明显提高.     

炭黑在异戊橡胶中的分散及其对动静态性能的影响北大核心CSCD

橡胶在使用时往往需要在生胶中加入填料颗粒以提高其力学强度,填料在橡胶中的分散状态对其使用性能有显著影响。为了明晰填料分散状态对橡胶动静态性能的影响规律,设计了不同的胶料混炼工艺,进而获得具有不同分散程度的橡胶材料,并对其分散等级、颗粒聚集体尺寸分布、胶料硫化性质、橡胶拉伸以及疲劳等性质进行了系统研究。结果表明,在所研究的密炼时间4~16 min范围内,随着密炼时间的延长,填料在基体中的分散度等级有较大程度的提高,密炼时间为16 min时填料分散等级达到了8.1级,胶料的门尼粘度下降显著,但胶料的拉伸性能变化不明显,而动态疲劳性能得以显著改善。随着开炼包辊时间的延长,填料在基体中的分散度等级呈先升高后降低的趋势,橡胶的动态疲劳性能也先升高后降低,当开炼包辊时间为20 min时,硫化胶的伸张疲劳寿命达到4×10~4次,继续延长包辊时间硫化胶的伸张疲劳寿命下降至2.3×10~4次;但是胶料整体的拉伸性能变化不明显。由此可见,通过调整混炼工艺可以改善填料在橡胶基体中的分散状态,进而提高胶料的疲劳性能。     

Formation of Network by Carbon Black，Silica and Their Mixing Fillers in Isoprene Rubber北大核心CSCD

The network formed by fillers has great influence on the mechanical properties of rubber materials. To understand the formation of network by carbon black,silica,and carbon black/silica mixing fillers in rubber and its influence on the properties of rubber,isoprene rubber/filler composites with different filler loadings are prepared and their micromorphology,rheological and tensile properties are investigated. It is found that the dispersion of fillers is better in rubber after cure than that in rubber before cure for all three rubber systems,and the filler size of silica is smaller than that of carbon black,but the aggregation is more severe in silica filled rubber system. In mixed filler system,the two fillers tend to aggregate separately, leading to the low modulus at small strain than that in single filler system. With the increase of the filler loading,the tensile strength increases first and then decreases,the elongation at break decreases,and the temperature rise in compression flexometer tests increases. Moreover,the temperature rise in mixed filler system is higher than that in single filler system at high filler loading. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.