天然橡膠裂紋尖端形態(tài)演變的在線研究.pdf

1、本課題采用裂紋擴展在線監(jiān)測平臺對裂紋尖端內(nèi)側(cè)開裂信息進(jìn)行實時追蹤，結(jié)合材料微觀結(jié)構(gòu)及形態(tài)的表征、分析，詳細(xì)研究了天然橡膠開裂形態(tài)演變規(guī)律，討論了常規(guī)填料對天然橡膠裂紋尖端形態(tài)的影響，最后探索了丁苯/天然橡膠共混相形態(tài)對天然橡膠裂紋尖端形態(tài)產(chǎn)生的影響，在開裂形態(tài)與抗開裂性能之間建立一座聯(lián)系的橋梁，為抗開裂高性能橡膠的開發(fā)提供―形態(tài)學(xué)的新思路。
　　研究發(fā)現(xiàn)天然橡膠裂紋擴展速率存在兩個階段，裂紋擴展形態(tài)相應(yīng)存在兩種狀態(tài)。兩種形態(tài)存在明

2、顯的區(qū)別，我們將之分別定義為“剝離態(tài)”和“斷裂態(tài)”：“剝離態(tài)”片層剝離發(fā)展成次級裂紋裂，分擔(dān)了尖端應(yīng)力集中，提高了裂紋擴展所需的能量，裂紋擴展速率較低；―斷裂態(tài)裂紋尖端韌帶粗細(xì)不均勻，韌帶斷裂的位置也不確定，無法產(chǎn)生次級裂紋，因此裂紋擴展速率較高。
　　分別研究了炭黑、白炭黑以及白炭黑、硅烷偶聯(lián)劑Si69并用三種填料對天然橡膠抗裂紋擴展性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，填料能夠改善裂紋尖端形貌，能使具有“斷裂態(tài)”特征的韌帶向“剝離態(tài)”過渡，使

3、韌帶變得均勻規(guī)則，從而降低裂紋擴展速率；填料的這種性能與其自身性質(zhì)以及在橡膠基底的分散性有關(guān)，白炭黑與Si69并用改善了填料與基底間的相互作用，提高了白炭黑分散性，使韌帶形態(tài)趨于規(guī)則化，裂紋擴展速率進(jìn)一步降低，同時試驗還確定了Si69最適宜含量為白炭黑用量的5％。
　　通過探索天然/丁苯橡膠共混對裂紋尖端形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)等比例共混形成兩相互穿結(jié)構(gòu)會降低天然橡膠原本抗裂紋生長性能，使低撕裂能區(qū)裂紋擴展速率增大。以天然橡膠作為連續(xù)相，