溶聚丁基本橡膠擠出畸變行為及機(jī)理研究.pdf

1、本課題為國家自然科學(xué)基金資助項目，采用恒速型雙筒毛細(xì)管流變儀等儀器研究了兩種不同結(jié)構(gòu)的溶聚丁苯橡膠(SSBR-T2003和SSBR-2305)及混煉膠的擠出流變性能，分析了溶聚丁苯橡膠及混煉膠擠出畸變產(chǎn)生的擾動源，考察了炭黑對溶聚丁苯橡膠擠出流變性能的影響。
　　結(jié)果表明，兩種溶聚丁苯橡膠生膠擠出時均發(fā)生整體擠出畸變。對比而言，SSBR-2305的擠出畸變更嚴(yán)重，畸變產(chǎn)生的主要擾動源是高速擠出時口模入口區(qū)的拉伸流動失穩(wěn)。SSBR-

2、2305的剪切黏度更高，非牛頓性更強(qiáng)，入口壓力降更大，熔體彈性更強(qiáng)，這與該膠料分子量大，分子鏈結(jié)構(gòu)為端基錫偶聯(lián)呈支化結(jié)構(gòu)有關(guān)。采用Haake流變儀對膠料實施塑煉，但塑煉對膠料的黏彈性和擠出性能影響不大。
　　兩種炭黑混煉膠的擠出穩(wěn)定性明顯優(yōu)于生膠。炭黑份數(shù)較多時，生膠的整體畸變基本被抑制，擠出畸變主要表現(xiàn)為程度不同的表面畸變。填充30和50份炭黑的SSBR-2305混煉膠在高擠出速率下甚至出現(xiàn)類似第二光滑擠出現(xiàn)象，說明炭黑加入既能

3、穩(wěn)定口模入口區(qū)的拉伸流場，抑制整體畸變；又能減輕熔體在口模壁的拉伸形變，改善表面畸變。
　　混煉膠的剪切黏度隨炭黑份數(shù)增加而增大，而擠出脹大比明顯小于生膠，且隨炭黑份數(shù)增加脹大比逐漸減小，說明擠出過程中混煉膠的彈性儲能降低。SSBR-T2003混煉膠的流動曲線保持連續(xù)，但曲線斜率低于生膠；SSBR-2305混煉膠的流動曲線中部發(fā)生斷裂，斷裂前后曲線斜率突變，表明混煉膠的口模壁應(yīng)力集中效應(yīng)較強(qiáng)，熔體/口模壁的界面在高擠出速率下可能發(fā)

4、生黏/滑界面的轉(zhuǎn)變?；鞜捘z擠出性能對溫度變化的敏感性差。
　　混煉膠擠出時口模入口區(qū)彈性儲能減少，黏性損耗增大，拉伸流動趨于平穩(wěn)。混煉膠擠出畸變的擾動源主要位于口模內(nèi)部的模壁附近。擾動性質(zhì)是熔體/口模壁的強(qiáng)應(yīng)力集中效應(yīng)使界面狀態(tài)失穩(wěn)。
　　炭黑份數(shù)超過30份時，混煉膠中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，發(fā)生Payne效應(yīng)，且炭黑份數(shù)越高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)含量越大，Payne效應(yīng)越明顯。膠料的彈性儲能減小，也是擠出穩(wěn)定性改善的原因之一。
　　炭黑網(wǎng)

5、絡(luò)的形成，使填充20份炭黑混煉膠的G’、G”突增，而SSBR-2305混煉膠的G’、G”隨炭黑份數(shù)的增加逐步增大，未發(fā)生突增。炭黑網(wǎng)絡(luò)能較大幅度減小擠出脹大比，使彈性儲能降低，擠出物外觀得到改善。
　　填充炭黑N660的SSBR混煉膠的擠出脹大比較大，彈性儲能較多，擠出畸變更嚴(yán)重些，而剪切黏度在整個剪切速率范圍內(nèi)與炭黑N330混煉膠的相差不大，Payne效應(yīng)較小。填充N375的SSBR混煉膠的擠出脹大比較小，彈性儲能較少，擠出畸變