分子链滑动学说介绍
分子链滑动学说的基础是,炭黑粒子表面的活性是不均一的,有少数强的活性点和大量的能量不同的吸附点。因此,炭黑对其表面上的橡胶链可以有不同的结合能量,由多数的范德华力的吸附到少量的化学结合键。当炭黑补强硫化胶受外力作用时,被吸附的橡胶链段会在炭黑粒子表面滑动伸长,于是产生以下补强效应:当分子链滑动时,大量的物理吸时的解析作用吸收外力而起到绶冲作用;由于滑动摩擦使胶料产生高滞后损耗,损耗会消耗一部分能量,并转化为热能耗散掉,从而保护橡胶不受破坏;分子链滑动的结果是使橡胶链高度定向,使应力均匀分布,从而承担了大的应力或模量以上效应的结果,可使橡胶的强度大大提高,抵抗破裂。分子链滑动的过程。
1、表示胶料的原始状态,两个炭黑粒子中间的橡胶链段长短不等;
2、表示当伸长不大时,炭黑粒子间最短的链段完全伸直,承受应力;
3、表示当橡胶大分子的伸长増加时,这条最短的链段不是断裂,而是滑动伸长,这时应力由多数伸直的链段承担,这种应力均匀作用是补强的一个重要因素;
4、表示橡胶大分子的伸长继续増加时,由于链段滑动的结果,使橡胶链段高度定向,应力均匀分布,可承担大的应力和模量,这是补强的另一重要因素,由于滑动摩擦使胶料产生高的滞后损耗,损耗会吸收一部分外力,化为热量,使橡胶不受破坏,这是补强的又一因素;
5、表示去掉外力后,胶料收缩,再伸长时则产生应力软化现象,这是因为胶料回缩后炭黑粒子间的橡胶链段长度差不多一样,再伸长时不需要再行滑动,所需应力下降;
6、表示经长时间恢复后,由于橡胶链段的热运动,吸附与解吸附的动态平衡,使炭黑粒子间橡胶分子链段的长度重新分布,胶料又恢复至接近于原始状这一理论不仅能够解释为什么炭黑表面活性越大,硫化胶强度越高这一问题,而且还解释了拉伸时的应力软化现象及滞后生热现象事实证明,能量损耗大(即生热大)的胶料有较高的强度,断裂能量最大的胶料有最大的应力软化效应。