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炭黑填充橡胶材料的泊松比与体积压缩特性

高分子材料科学与工程 2015年第7期31卷 96-100页

作者：刘秀李明胡小玲罗文波湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105

将小变形与线弹性范围的泊松比定义拓展到大变形超弹性范围,给出了合理描述泊松比和体积应变的应变度量。测量了单轴拉伸过程中不同炭黑含量的填充橡胶的泊松比和体积应变,分析了它们随变形的变化规律。结果表明,在大变形情况下,只有Hen... 详细信息

将小变形与线弹性范围的泊松比定义拓展到大变形超弹性范围,给出了合理描述泊松比和体积应变的应变度量。测量了单轴拉伸过程中不同炭黑含量的填充橡胶的泊松比和体积应变,分析了它们随变形的变化规律。结果表明,在大变形情况下,只有Hencky应变才能合理描述材料的体积不可压缩特性,材料的泊松比和体积应变具有变形相关性,推导得到了相关的表达式。当Hencky应变小于某一临界值时,炭黑填充橡胶的泊松比约为常数0.5,可视为体积不可压缩,当Hencky应变超过该临界值时,泊松比随应变的增大而线性下降,且炭黑含量愈大,下降愈快,相应地,材料体积应变随变形的增大而增大,大变形时体积变化不容忽视。此外,临界应变与炭黑含量相关,炭黑含量愈大,临界应变愈小。

关键词：炭黑填充橡胶泊松比体积压缩性能体积应变临界应变

炭黑填充橡胶材料的修正三链模型和Mullins模型

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固体力学学报 2015年第5期36卷 421-428页

作者：付宾杨晓翔李庆福州大学机械工程及自动化学院福州350108 福建农林大学机电工程学院福州350108

论文探讨了炭黑颗粒填充橡胶材料的本构模型.考虑到橡胶单个分子链与周围分子网络的约束作用和炭黑颗粒对橡胶的补强作用,提出了一种修正三链模型,用Edwards管模型描述分子链之间的相互作用和约束,采用应变放大因子来考虑炭黑含量的影响... 详细信息

论文探讨了炭黑颗粒填充橡胶材料的本构模型.考虑到橡胶单个分子链与周围分子网络的约束作用和炭黑颗粒对橡胶的补强作用,提出了一种修正三链模型,用Edwards管模型描述分子链之间的相互作用和约束,采用应变放大因子来考虑炭黑含量的影响.并在修正三链模型的基础上,利用橡胶分子网络重构理论,提出了一种适合表征橡胶Mullins现象的本构模型.通过与实验数据比较分析,修正三链模型可较准确地表征未填充橡胶材料不同变形模式的力学性能和炭黑颗粒填充橡胶材料的单向拉伸力学行为,Mullins模型也可较好地描述橡胶材料的Mullins现象.

关键词：炭黑填充橡胶分子链约束应变放大关系修正三链模型 Mullins效应

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炭黑填充橡胶非线性压缩生热性能的研究

橡胶工业 2020年第7期67卷 502-508页

作者：安林陈子龙于飞辛振祥李文博青岛科技大学自动化与电子工程学院山东青岛266042 青岛科技大学高分子科学与工程学院山东青岛266042 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330000

采用试验与有限元分析相结合的方法对炭黑填充橡胶(简称橡胶)静动态力学性能和压缩生热性能进行研究。结果表明:橡胶在循环加载时表现出明显的应力软化效应,且通过动态力学分析仪测得橡胶的储能模量和损耗模量都随着温度的升高而明显降... 详细信息

采用试验与有限元分析相结合的方法对炭黑填充橡胶(简称橡胶)静动态力学性能和压缩生热性能进行研究。结果表明:橡胶在循环加载时表现出明显的应力软化效应,且通过动态力学分析仪测得橡胶的储能模量和损耗模量都随着温度的升高而明显降低;进一步通过静动刚度仪得到应力软化和温升双重作用下橡胶圆柱(动态压缩)的损耗模量,并通过拟合得到非线性的压缩温升速率方程,最后建立热力耦合有限元模型,其可对橡胶压缩过程中的生热和传热进行拟合分析。

关键词：炭黑填充橡胶压缩生热非线性热力耦合动态力学性能应力软化有限元分析

炭黑填充橡胶超弹性力学性能的三维有限元模拟

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固体力学学报 2013年第S1期34卷 117-121页

作者：胡小玲刘秀李明罗文波湘潭大学流变力学研究所土木工程与力学学院湖南湘潭411105

本文采用随机序列吸附(RSA)方法建立了不同炭黑含量填充橡胶的三维随机细观代表体积单元(RVE),模型中炭黑颗粒位置随机分布,颗粒半径服从均值为32nm的正态分布.以炭黑含量17.1%的填充橡胶为例,详细探讨了确定材料细观模型RVE尺寸L及网... 详细信息

本文采用随机序列吸附(RSA)方法建立了不同炭黑含量填充橡胶的三维随机细观代表体积单元(RVE),模型中炭黑颗粒位置随机分布,颗粒半径服从均值为32nm的正态分布.以炭黑含量17.1%的填充橡胶为例,详细探讨了确定材料细观模型RVE尺寸L及网格密度的方法,最后利用不同炭黑含量的RVE模型,对炭黑填充橡胶单轴拉伸力学行为进行了模拟.结果表明,炭黑填充橡胶RVE尺寸和粒径比(L/R)大于6时,计算结果几乎不受RVE尺寸影响;确定合适的RVE网格密度既能保证精度要求还能有效提高计算效率;对比有限元结果和实验结果,说明利用本文方法建立的代表体积单元能反映真实材料细观结构特点,能对橡胶宏观力学行为进行预测,对材料设计有一定的指导意义.

关键词：炭黑填充橡胶随机序列吸附三维随机细观模型力学性能有限元模拟

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热氧老化对炭黑填充橡胶拉伸力学性能的影响

热氧老化对炭黑填充橡胶拉伸力学性能的影响

作者：李彦湘潭大学

学位级别：硕士

橡胶属于黏超弹性复合材料,具有优良的弹性和柔软度,因而广泛应用于工业生产、生活中。但天然橡胶(NR)本身的强度并不高,因此并不能够完全满足工业需求,经过炭黑填充NR橡胶的性能得到改良,强度增加,交联密度增大。纵然炭黑改良橡胶的性... 详细信息

橡胶属于黏超弹性复合材料,具有优良的弹性和柔软度,因而广泛应用于工业生产、生活中。但天然橡胶(NR)本身的强度并不高,因此并不能够完全满足工业需求,经过炭黑填充NR橡胶的性能得到改良,强度增加,交联密度增大。纵然炭黑改良橡胶的性能优良,但是仍然无法完全避免外界环境的作用,例如炭黑填充NR橡胶在使用、运输、存储的过程中容易受到光、氧、热的影响,这些因素的综合作用会导致橡胶的老化。老化不仅导致橡胶的外观发生改变,也会致使材料的内部交联结构发生断裂和重组,客观的力学性能也发生相应的变化。本文将炭黑填充橡胶在不同温度下进行不同时长的热氧老化,并对老化后的试样进行交联密度和力学性能测试,研究热氧老化对材料微观交联程度和宏观拉伸力学性能的影响。主要研究工作及结论如下:1.对经历不同热氧老化历史的炭黑填充NR硫化胶,采用平衡溶胀法测量其交联密度。通过分析炭黑填充NR橡胶老化前后交联密度的变化来衡量橡胶的老化程度。结果表明:随着老化时间以及老化温度的增加,材料的交联密度增大。此外,相同老化条件下的橡胶材料,其交联密度随着炭黑份量的增加也有所增大。2.采用Instron 5943单立柱材料试验机对经历不同老化历史的橡胶试样进行单轴拉伸和撕裂试验。从拉伸应力-应变曲线中获知材料的初始弹性模量、拉伸强度和断裂拉伸力学性能。结果表明:随着老化时间以及老化温度的增加,填充橡胶的拉伸强度和断裂拉伸比逐渐减小,但其初始弹性模量逐渐增大。撕裂测试表明:随着老化时间的增加,撕裂强度逐渐降低。3.建立了热氧老化炭黑填充橡胶交联密度与拉伸力学性能之间的关系。测试结果表明,随着橡胶交联密度的增加,材料的拉伸强度和断裂拉伸比逐渐减小;橡胶弹性理论与测试结果均表明,交联密度与初始弹性模量成线性关系。4.讨论了Neo-Hooke模型和Mooney-Rivlin模型对热氧老化炭黑填充橡胶的适用性,经过分析拟合发现,就本论文试验材料而言,老化后的炭黑填充橡胶在中等变形下可采用Neo-Hooke模型来描述,但此时Mooney-Rivlin模型并不适用。

关键词：炭黑填充橡胶平衡溶胀交联密度拉伸强度断裂拉伸比初始弹性模量撕裂强度

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炭黑填充橡胶在伸长时的滞后损失

炭黑工业 2005年第6期 10-14页

作者： A．M．Kuchersk 朱兴玲（译）

炭黑填充橡胶在伸长率达到最大值1—2％时，滞后损失降低，在30—100％伸长率时达到最小值，然后再次增大，直至断裂。包括弹性构件（模拟橡胶网络）和粘弹性元件（模拟炭黑结构）的简单线性模型可定量而充分地再现滞后损失和弹性模量... 详细信息

炭黑填充橡胶在伸长率达到最大值1—2％时，滞后损失降低，在30—100％伸长率时达到最小值，然后再次增大，直至断裂。包括弹性构件（模拟橡胶网络）和粘弹性元件（模拟炭黑结构）的简单线性模型可定量而充分地再现滞后损失和弹性模量在拉伸时的变化，从而能理解发生这些现象的原因。滞后损失出现最大值然后降低这种现象，可通过炭黑结构重新形成过程中的能量损失和橡胶网络应变能之间的比率变化加以阐释。滞后损失达到最小值然后增大的原因和以下事实有关：炭黑填充橡胶的橡胶网络在30—100％伸长率时达到拉伸极限（在橡胶相伸长150-00％时）。这导致弹性模量增大，分子链刚性增加而弹性下降。在拉伸过程中，许多刚性链发生相对滑移，导致炭黑填充橡胶中橡胶相的能量损失，滞后损失相应增加。

关键词：滞后损失炭黑填充橡胶拉伸应力应变

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炭黑填充橡胶Payne效应的实验研究

炭黑填充橡胶Payne效应的实验研究

一种电子束辐照改性炭黑并提高炭黑填充橡胶性能的方法

流变学进展——第十一届全国流变学学术会议

作者：胡小玲李明刘秀罗文波湘潭大学流变力学研究所土木工程与力学学院

炭黑填充橡胶力学性能受多种因素影响,本文探索炭黑含量、加载频率,预应变以及温度等四个因素对材料应变幅值依赖性(Payne效应)的影响。实验结果表明:炭黑含量是影响填充橡胶动态力学性能的最主要因素;随炭黑含量的增加,填充橡胶材料Pa... 详细信息

炭黑填充橡胶力学性能受多种因素影响,本文探索炭黑含量、加载频率,预应变以及温度等四个因素对材料应变幅值依赖性(Payne效应)的影响。实验结果表明:炭黑含量是影响填充橡胶动态力学性能的最主要因素;随炭黑含量的增加,填充橡胶材料Payne效应越显著;同时,材料的Payne效应具有很明显的温度相关性,频率对材料的Payne效应影响不大,预应变小于50%时,对Payne效应的影响可以忽略不计。

关键词：炭黑填充橡胶应变依赖性炭黑含量温度频率预应变

来源： cnki会议评论

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橡胶科技 2016年第11期 51-51页

作者：本刊编辑部

授权公告号:CN 103897217B授权公告日:2016年8月17日专利权人:北京化工大学发明人:刘力、吴永鹏、姜健等本发明提供了一种电子束辐照改性炭黑并提高炭黑填充橡胶性能的方法。该方法为:通过电子束辐照改性炭黑,使炭黑比表面积、平均粒径... 详细信息

授权公告号:CN 103897217B授权公告日:2016年8月17日专利权人:北京化工大学发明人:刘力、吴永鹏、姜健等本发明提供了一种电子束辐照改性炭黑并提高炭黑填充橡胶性能的方法。该方法为:通过电子束辐照改性炭黑,使炭黑比表面积、平均粒径、粒径分布及表面含氧官能团的含量发生变化,这些性质的变化使炭黑与橡胶的相互作用增强。辐照参数为:电压1;0 Me V,电流1;0 m A,辐照剂

关键词：炭黑填充橡胶改性炭黑辐照

含多巯基化合物的白炭黑填充橡胶复合材料及其制备方法

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橡塑技术与装备 2019年第9期 64-64页

多巯基化合物的白炭黑填充橡胶复合材料及其制备方法,属于橡胶配方和工艺技术领域。含多巯基化合物的白炭黑填充橡胶复合材料,其特征在于:包括不饱和橡胶或其并用胶100份,白炭黑10～100份,多巯基化合物0.01～10份,按双键:巯基摩尔比0.01:1

关键词：炭黑填充橡胶白炭黑复合材料制备方法巯基化合物