分子鏈滑動學說介紹
分子鏈滑動學說的基礎是,炭黑粒子表面的活性是不均一的,有少數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合能量,由多數的范德華力的吸附到少量的化學結合鍵。當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,于是產生以下補強效應:當分子鏈滑動時,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生高滯后損耗,損耗會消耗一部分能量,并轉化為熱能耗散掉,從而保護橡膠不受破壞;分子鏈滑動的結果是使橡膠鏈高度定向,使應力均勻分布,從而承擔了大的應力或模量以上效應的結果,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,兩個炭黑粒子中間的橡膠鏈段長短不等;
2、表示當伸長不大時,炭黑粒子間最短的鏈段完全伸直,承受應力;
3、表示當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,這時應力由多數伸直的鏈段承擔,這種應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増加時,由于鏈段滑動的結果,使橡膠鏈段高度定向,應力均勻分布,可承擔大的應力和模量,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,再伸長時則產生應力軟化現象,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,所需應力下降;
6、表示經長時間恢復后,由于橡膠鏈段的熱運動,吸附與解吸附的動態平衡,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力軟化現象及滯后生熱現象事實證明,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力軟化效應。