橡膠的補(bǔ)強(qiáng)與填充體系
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內(nèi)容與要求∶
1．了解炭黑的制造、分類與命名
2．掌握炭黑的構(gòu)成
3．掌握炭黑的物理性質(zhì)及炭黑的粒徑、比表面積、結(jié)構(gòu)性的常用測(cè)試方法
4．了解炭黑的化學(xué)性質(zhì)
5．掌握炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)規(guī)律及對(duì)膠料工藝性能的影響
6．深入了解炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理
7．掌握白炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)
8．了解短纖維對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)
9．掌握礦質(zhì)填料的表面活化及偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理
主要參考資料∶
1．橡膠化學(xué)與物理，朱敏主編
2．Scienceand Technology of Rubber
3．橡膠工業(yè)手冊(cè)，第二分冊(cè)
4．炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)，何立中編
5．無(wú)機(jī)填料對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)，何立中編
6．炭黑，[法]J．B．道奈著，王夢(mèng)蛟譯
7．彈性體的力學(xué)改性，朱玉俊編
一．名詞解釋∶
1．補(bǔ)強(qiáng)劑 2．填充劑 3．硬質(zhì)炭黑 4．軟質(zhì)炭黑 5 ．吸留橡膠 6．結(jié)合橡膠 7．偶聯(lián)劑 8．短纖維
9．炭黑 10．炭黑的一次結(jié)構(gòu) 11．炭黑的二次結(jié)構(gòu)
二．填空∶
1． 爐法炭黑的表面粗糙度比槽法炭黑_______，其表面含氧基團(tuán)比槽法炭黑______，呈____性，會(huì)使膠料的焦燒時(shí)間_____。
2． 炭黑的結(jié)構(gòu)度越高，形成的包容橡膠越_______，膠料的粘度越____，壓出性能_______，混煉的吃粉速度_______，在膠料中的分散性越_______。
3． 根據(jù)制法不同，白炭黑分為_______白炭黑和_______白炭黑；測(cè)定表明，白炭黑表面只有_______基存在。
4． 因?yàn)榘滋亢诒砻娴奈阶饔脧?qiáng)，所以用白炭黑作補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí)，常添加_______以改善其補(bǔ)強(qiáng)性能。
5． 吸留橡膠生成量的多少與炭黑的_______有關(guān)，而混煉時(shí)結(jié)合橡膠生成量的多少與炭黑的_______有關(guān)。
6． 炭黑的粒徑越小，混煉的吃粉速度越_______，在膠料中的分散性越_______；炭黑的粒徑越_______，粒徑分布越_______，對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性越高。
7． 膠料中填充炭黑會(huì)使其電阻率下降,炭黑的粒徑越____、結(jié)構(gòu)度越_____、表面揮發(fā)分_____、炭黑用量_____,電阻率越低。
三．問(wèn)答題∶
1．炭黑有幾種制法?各種制法各有何特點(diǎn)?
2．炭黑的ASTM標(biāo)準(zhǔn)分類法是怎樣的?該方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)?
3．炭黑聚集體是怎么形成的?
4．炭黑的粒徑大小有哪幾種表示方法?舉出爐法炭黑、槽法炭黑、熱裂法炭黑中各一個(gè)牌號(hào)的炭黑，用圖解法說(shuō)明粒徑及其分布
5．炭黑聚集體的形態(tài)與炭黑結(jié)構(gòu)程度高低有什么關(guān)系?
6．炭黑聚集體表面有什么基團(tuán)?炭黑的PH值與表面基團(tuán)有什么關(guān)系?
7．炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)度、表面含氧基團(tuán)怎樣測(cè)定?工業(yè)上常用的方法有幾種?這些工業(yè)方法各有何優(yōu)缺點(diǎn)?有什么更恰當(dāng)?shù)姆椒ǹ梢源嫠鼈?
8．什么是結(jié)合橡膠?結(jié)合橡膠形成的途徑有哪些?哪些因素影響結(jié)合橡膠的生成量?
9．計(jì)算炭黑表面有多少克結(jié)合橡膠?炭黑的結(jié)構(gòu)孔隙中包容多少克吸留橡膠?有多少克橡膠處于玻璃態(tài)或亞玻璃態(tài)?
條件如下∶
35克HAF加到100克NR中，NR比重為0.92g/cm3，HAF比重為1.84g/cm3，HAF比表面積為76m2/g，DBP吸油值為140ml/100g，結(jié)合橡膠平均厚度為40埃。
10．什么是炭黑的表面粗糙度?表面粗糙度是怎么形成的?粗糙度影響橡膠的哪些性能?
11．炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)度、表面活性及表面含氧基團(tuán)對(duì)膠料的混煉、加工工藝性能和焦燒性有何影響?
12．炭黑的基本性質(zhì)對(duì)硫化膠的拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、扯斷伸長(zhǎng)率、耐磨性有何影響?
13．在配制導(dǎo)電膠料時(shí)應(yīng)選用何種炭黑?為什么?
14．白炭黑分為幾類?各有何特點(diǎn)?白炭黑表面有什么基團(tuán)?氣相法白炭黑和沉淀法白炭黑結(jié)構(gòu)上有什么不同?
15．干法白炭黑的粒徑大小和硬質(zhì)炭黑相近，為何其補(bǔ)強(qiáng)性較差?
16．何謂短纖維?從材質(zhì)上講，一般有哪些種類短纖維?
17．分析下列化合物中哪一種可能在表面含羥基的白炭黑與二烯烴橡膠之間起偶聯(lián)劑的作用?哪些能起到對(duì)堿性無(wú)機(jī)填料與二烯烴橡膠之間的偶聯(lián)作用?
①CH2=CH-(CH2)15-COOH ②CH3-CH2-(CH2)15-CH2OH
③CH3-(CH2)15-CH=CH2 ④CH2=CH-CH2-Si-(OCH3)3
18．炭黑在橡膠中為何有最大填充量?若實(shí)際用量超過(guò)該最大值后會(huì)怎樣?
19．計(jì)算HAF在BR中的最大填充量∶
條件∶①HAF的DBP吸油值為120ml/100g，比表面積為76m2/g，結(jié)合橡膠厚度為45埃(并假設(shè)是平面的)，比重1.86g/cm3，②BR比重為0.92g/cm3。
20．根據(jù)用途選擇一種填料∶
①制造礦山地區(qū)砂石路面上使用的載重車胎面膠
HAF-HS SRF HAF MT 沉淀法碳酸鈣 陶土
②某膠硫化速度快，要求選一種對(duì)硫化速度有減緩作用的補(bǔ)強(qiáng)劑
ISAF HAF EPC FEF FT
③藥用瓶子的瓶塞
CaCO3 SRF BaSO4
④乙丙橡膠與天然橡膠并用做白色胎側(cè)膠
白炭黑 沉淀法CaCO3 GPF 陶土
21．用大分子滑動(dòng)理論解釋炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用
22．①最常用的表征填料對(duì)橡膠補(bǔ)強(qiáng)作用大小的指標(biāo)是什么?怎樣測(cè)定和計(jì)算?
②分析Canneen和Russell方程中a的意義
23．寫出下列縮寫和名稱的英文全名∶
SAF ISAF EPC MPC FEF GPF MT HAF SRF SAF-HS SAF-LS 白炭黑 碳酸鈣 聚集體 凝聚體 結(jié)合膠 吸留膠 隧道效應(yīng) 偶聯(lián)劑 應(yīng)力軟化 短纖維 硅烷偶聯(lián)劑
24．通常所說(shuō)的硬質(zhì)炭黑和軟質(zhì)炭黑各包括哪些品種，有何特點(diǎn)?
25．可用哪些方法來(lái)提高白色填料的補(bǔ)強(qiáng)性?
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