分子鏈滑動學(xué)說介紹
分子鏈滑動學(xué)說的基礎(chǔ)是,炭黑粒子表面的活性是不均一的,有少數(shù)強的活性點和大量的能量不同的吸附點。因此,炭黑對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)炭黑補強硫化膠受外力作用時,被吸附的橡膠鏈段會在炭黑粒子表面滑動伸長,于是產(chǎn)生以下補強效應(yīng):當(dāng)分子鏈滑動時,大量的物理吸時的解析作用吸收外力而起到綬沖作用;由于滑動摩擦使膠料產(chǎn)生高滯后損耗,損耗會消耗一部分能量,并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉,從而保護橡膠不受破壞;分子鏈滑動的結(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,可使橡膠的強度大大提高,抵抗破裂。分子鏈滑動的過程。
1、表示膠料的原始狀態(tài),兩個炭黑粒子中間的橡膠鏈段長短不等;
2、表示當(dāng)伸長不大時,炭黑粒子間最短的鏈段完全伸直,承受應(yīng)力;
3、表示當(dāng)橡膠大分子的伸長増加時,這條最短的鏈段不是斷裂,而是滑動伸長,這時應(yīng)力由多數(shù)伸直的鏈段承擔(dān),這種應(yīng)力均勻作用是補強的一個重要因素;
4、表示橡膠大分子的伸長繼續(xù)増加時,由于鏈段滑動的結(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,這是補強的另一重要因素,由于滑動摩擦使膠料產(chǎn)生高的滯后損耗,損耗會吸收一部分外力,化為熱量,使橡膠不受破壞,這是補強的又一因素;
5、表示去掉外力后,膠料收縮,再伸長時則產(chǎn)生應(yīng)力軟化現(xiàn)象,這是因為膠料回縮后炭黑粒子間的橡膠鏈段長度差不多一樣,再伸長時不需要再行滑動,所需應(yīng)力下降;
6、表示經(jīng)長時間恢復(fù)后,由于橡膠鏈段的熱運動,吸附與解吸附的動態(tài)平衡,使炭黑粒子間橡膠分子鏈段的長度重新分布,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,硫化膠強度越高這一問題,而且還解釋了拉伸時的應(yīng)力軟化現(xiàn)象及滯后生熱現(xiàn)象事實證明,能量損耗大(即生熱大)的膠料有較高的強度,斷裂能量最大的膠料有最大的應(yīng)力軟化效應(yīng)。