Page 51 - 《橡塑智造与节能环保》2017年第3期

节能环保新技术与产品 New Energy conservation and environmental protection equipment New Energy conservation and environmental protection equipment 节能环保新技术与产品

G′=G′ 0 (1+0.67SΦ+1.62f2Φ2) （1）
式中：G′和G′ O 分别为填充与未填充橡胶的初始
模量；Φ为填料的体积分数；f为形状系数（最大与最
小颗粒尺寸之比），它考虑填料颗粒球形度的偏差，
二次项则考虑到填料颗粒的相互作用。
根据公式（1）最优拟合曲线，当形成填料网络
及通过直接接触或通过其周围的橡胶壳层发生填料颗
粒堵塞时，会导致实验数据存在偏差图6表示出在低应
变（0.56%）下，贮能模量增量实验值（G′）及采用
Guth-Gold Smallwood方程所得理论计算值的曲线（虚
线）。对于N234炭黑（约28份），当Φ值约为0.117
图4 t05与填料用量的关系 时，可以得到较好的拟合。对于xgc750(约15份)，当
利用Guth-Goldsmallwood模型研究贮能模量G’
Φ值约为0.067时，可以得到较好拟合。由于填料的渗
与填料体积分数的关系。根据这个模型，由于球形填
透导致理论值存在偏差。采用Huber-Vilgis方法可以
料的加入，填充聚合物融体和弹性体初始模量增加可
计算填料的渗透阈值（FPT）。选用xgc750、xgm5、
用下式(1)预测：
nanoG、N234炭黑填充混炼胶，根据贮能模量增量

图5 (a)xgc750填充SBR胶料的贮能模量(G’kpa)与应变（由0.28%增加到300.00%的关系；
(b)在最小应变下xgc750、xgM5、nanoG、N234炭黑填充SBR胶料的贮能模量G’

[CG′-G′ 0 ]/G′ 0 ]与填料体积分数（4p）的双对数图 的最大价值化。
（见图7）。Xgc750(填充量约16.6份)的FPT最低，然 2.5 利用RPA进行频率扫描研究
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后依次为xgm5(填充量约为23.2份)，nanoG(填充量约 采用扫描频率研究贮能模量G′，η 与填料类
为21.9份)，N234炭黑（填充量约为29.0份）。 型和用量的关系。图8a表明，整个频率扫描范围内
按照物矩模式测量，xgc750、xgm5、nanoG、 （0.1~30.0Hz），随着xgc750填充量的增加，胶料的
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N234炭黑填充未硫化SBR胶料的动态黏度（η ， 贮能模量G′增加；对于所有含xgc750填料的试样，当
MPa•s）与填充量的关系见图7。从图7可看出，就所有 频率为0.1~4.0Hz时，其贮能模量G’随着频率的增大
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填料量而言。Xgc750填充胶料的η 值高于后三者。与 而增加，频率大于4HZ后则超于稳定。利用频率扫描实
xgm5、nanoG胶料相比，随着填料用量增加，N234炭黑 验，测定含xgc750、xgm5、nanoG(填充量均为20份)，
胶料的动态黏度明显提高。众所周知，混炼胶的黏度 胶料的贮能模量G′(见图8b)。由图8b可知，含xgc750
取决于填料包藏胶的数量，这有望实现纳米结构填料 胶料贮能模量G′稍高，含xgM5和nanoG胶料的曲线基

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