炭黑填充膠的導(dǎo)熱機理及逾滲效應(yīng).pdf

1、本文結(jié)合當(dāng)前橡膠行業(yè)研究熱點，針對炭黑填充膠的導(dǎo)熱機理及逾滲效應(yīng)，進行實驗研究和理論探討，分別提出不同的導(dǎo)熱模型和導(dǎo)熱方程。利用掃描電鏡對炭黑填充膠進行微觀表征，從機理和微觀結(jié)構(gòu)上對導(dǎo)熱機理以及逾滲效應(yīng)進行深入研究。 基于子午線輪胎胎面膠配方，將N330、N134、N234和N539四種系列的不同粒徑和結(jié)構(gòu)性的炭黑分別作為填充劑，共設(shè)計了97種配方，采用NanoflashLFA447激光導(dǎo)熱儀在30℃～140℃的溫度范圍內(nèi)進行熱

2、物性測試。 通過整理分析實驗數(shù)據(jù)，得到炭黑填充膠在不同炭黑種類下的導(dǎo)熱率隨著份數(shù)所呈現(xiàn)出不同變化規(guī)律。炭黑N330填充膠和炭黑N234填充膠的導(dǎo)熱率大體以炭黑體積份數(shù)比20％為界，之前線性增長趨勢明顯，而后出現(xiàn)導(dǎo)熱率的突變，可以結(jié)合逾滲理論進行描述。炭黑N134填充膠和炭黑N539填充膠導(dǎo)熱率隨著炭黑份數(shù)呈線性規(guī)律，但沒有達到逾滲范圍，由上面可以得出炭黑填充膠的導(dǎo)熱規(guī)律和炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)性和界面效應(yīng)有很大關(guān)系。通過對四種炭黑系列

3、的填充膠的導(dǎo)熱率的比較，可以看出中等粒徑炭黑N330對填充膠導(dǎo)熱率的改善效果最好。 炭黑填充膠的導(dǎo)熱機理是當(dāng)炭黑份數(shù)比較小時，炭黑分散到橡膠中間，形似“孤島”，炭黑之間沒有接觸和相互作用，此時炭黑填料對于整個體系的導(dǎo)熱性貢獻不大。當(dāng)填充量達到一定程度時，炭黑粒子之間開始相互作用，在體系中形成了類似鏈狀和網(wǎng)狀的形態(tài)，稱為導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。這些導(dǎo)熱網(wǎng)鏈與熱流方向平行時，能在很大程度上提高體系的導(dǎo)熱性，此時炭黑填充膠的導(dǎo)熱率大大提高并具有逾滲

4、效應(yīng)，逾滲點因炭黑種類和特性不同而不同。 在導(dǎo)熱模型和導(dǎo)熱方程的研究中，引入了熱電相似理論、混合物法則、逾滲理論、分形學(xué)等前沿理論。低填充份數(shù)分別應(yīng)用YAgari模型、Maxwell模型，以及根據(jù)填充劑粒子形狀建立的立方體、球體模型，經(jīng)過分析Maxwell模型和立方體模型誤差較大，需要分別引入修正因子K和最大堆砌系數(shù)φm，在逾滲點之前應(yīng)用可以得到較好應(yīng)用，其中球體模型和YAgari模型在低填充份數(shù)應(yīng)用時比較準(zhǔn)確。 對于進