橡膠的耐磨性除取決于其本身的強(qiáng)度、滯后性、疲勞性和摩擦等性能外，還受到壓力、滑動(dòng)速度、溫度和環(huán)境介質(zhì)等外在因素的影響。因此，橡膠的磨耗過程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，盡管人們根據(jù)磨耗材料間的特點(diǎn)、高分子性能以及磨耗條件對(duì)磨耗機(jī)理作了大量研究，但是總的橡膠磨耗理論目前尚不完善。cant等tZ對(duì)橡膠和輪胎的磨損機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)綜述，Bhowlnick觀察到NR磨耗表面上磨損垂直方向_L肋的形成， Hamed從力化學(xué)角度研究了橡膠的磨損機(jī)理，Padovan及Thavamani[61對(duì)橡膠履帶板的磨耗花紋及機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本工作采用電子顯微鏡(SEM)研究了白炭黑/炭黑并用對(duì)天然橡膠/)l匝丁橡膠(N形BR)硫化膠磨耗性能及其形態(tài)的影響。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1原材料
NR，馬來西亞1號(hào)煙片膠;BR，齊魯石化公司產(chǎn)品;白炭黑，沉淀法，南京橡膠廠提供;偶聯(lián)劑雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(KH 846)，南京曙光化工廠生產(chǎn)。
1.2實(shí)驗(yàn)配方(見表1)
其他組分(質(zhì)量份):N份BR65/35，硫黃2 .5，促進(jìn)劑CZ 0.8，硬脂酸2，防老劑4010 NA3，防老劑RDZ，氧化鋅5，凡士林7。
1.3性能測(cè)試
磨耗膠料硫化成Akron磨耗試樣，試樣與膺輪角度為15°，負(fù)荷為2?72kg，測(cè)試與結(jié)果處理按GB 1689-82進(jìn)行，總行程1 .61 km。
SEM測(cè)試剪取試樣磨耗1 .61 km后的表面部分，表面真空鍍金后，用日本ToshibaS-450型電子顯微鏡拍照。
2結(jié)果與討論
2.1白炭黑/炭黑并用填充硫化膠的性能
從表2可見，未加填料的試樣1拉伸強(qiáng)度較低，當(dāng)填充炭黑時(shí)，膠料的拉伸強(qiáng)度提高，而炭黑和KH 864改性的白炭黑填充硫化膠時(shí)，硫化膠的拉伸強(qiáng)度高于炭黑單獨(dú)填充體系，并且隨著白炭黑用量的增加和炭黑相應(yīng)的減少，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率存在最大值，這表明炭黑與白炭黑具有協(xié)同效應(yīng);試樣1的磨耗損失較為嚴(yán)重，這是由于其撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力較低，炭黑的加入使它們得以提高，耐磨性也明顯提高;試樣6的耐磨性明顯高于試樣2，這是由于白炭黑通過偶聯(lián)劑與橡膠有更強(qiáng)的化學(xué)結(jié)合，其拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度較高，故耐磨性較強(qiáng)。由于白炭黑/炭黑并用對(duì)硫化膠的增強(qiáng)具有協(xié)同效應(yīng)，故炭黑/白炭黑并用體系中，當(dāng)白炭黑/炭黑質(zhì)量比為45/l0時(shí)，硫化膠具有較好的物理機(jī)械性能，相應(yīng)的耐磨性提高。
2.2炭黑/白炭黑并用填充硫化膠的磨耗形態(tài)
從圖1可見，試樣1磨面上的凸棱大而且相隔較遠(yuǎn);加人填料后，硫化膠磨面上的凸棱有所變化且相隔變小;試樣2硫化膠的磨耗表面形態(tài)表現(xiàn)出較密的突出部分，而試樣5磨耗表面上的凸棱較細(xì)密。
圖2為炭黑/白炭黑并用硫化膠的磨耗形態(tài)
的放大圖(3000倍)，從圖中可見，隨著白炭黑加人量的增加，硫化膠表面凸棱上膠料有不同程度的沿表面切線方向撕斷后殘存的膠條，這是白炭黑的加人使膠料的拉伸強(qiáng)度、永久變形和扯斷伸長率發(fā)生較大變化的結(jié)果。從圖中還可見白炭黑加入后，凸棱底部所受剪切作用減弱。與純硫化膠相比，相同用量不同填充劑具有不同的增強(qiáng)特征和增強(qiáng)效果。試樣中炭黑及改性白炭黑與橡膠大分子表面的結(jié)合最佳，達(dá)到了很好的增強(qiáng)效果，故其耐磨性最佳，磨耗表面的磨紋最細(xì)最密。
3結(jié)論
a)白炭黑/炭黑并用能顯著提高硫化膠的耐磨性，當(dāng)白炭黑/炭黑質(zhì)量比為45/10時(shí)，硫化膠的耐磨性最高，硫化膠磨耗表面磨紋細(xì)密。
b)拉伸強(qiáng)度在磨耗過程中對(duì)試樣的耐磨性有較大影響。拉伸強(qiáng)度越好的硫化膠耐磨性越好。
c)SEM照片較好的反映出試樣的耐磨性能，起到宏觀力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)分析所達(dá)不到的作用。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1原材料
NR，馬來西亞1號(hào)煙片膠;BR，齊魯石化公司產(chǎn)品;白炭黑，沉淀法，南京橡膠廠提供;偶聯(lián)劑雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(KH 846)，南京曙光化工廠生產(chǎn)。
1.2實(shí)驗(yàn)配方(見表1)
其他組分(質(zhì)量份):N份BR65/35，硫黃2 .5，促進(jìn)劑CZ 0.8，硬脂酸2，防老劑4010 NA3，防老劑RDZ，氧化鋅5，凡士林7。
1.3性能測(cè)試
磨耗膠料硫化成Akron磨耗試樣，試樣與膺輪角度為15°，負(fù)荷為2?72kg，測(cè)試與結(jié)果處理按GB 1689-82進(jìn)行，總行程1 .61 km。
SEM測(cè)試剪取試樣磨耗1 .61 km后的表面部分，表面真空鍍金后，用日本ToshibaS-450型電子顯微鏡拍照。
2結(jié)果與討論
2.1白炭黑/炭黑并用填充硫化膠的性能
從表2可見，未加填料的試樣1拉伸強(qiáng)度較低，當(dāng)填充炭黑時(shí)，膠料的拉伸強(qiáng)度提高，而炭黑和KH 864改性的白炭黑填充硫化膠時(shí)，硫化膠的拉伸強(qiáng)度高于炭黑單獨(dú)填充體系，并且隨著白炭黑用量的增加和炭黑相應(yīng)的減少，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率存在最大值，這表明炭黑與白炭黑具有協(xié)同效應(yīng);試樣1的磨耗損失較為嚴(yán)重，這是由于其撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和100%定伸應(yīng)力較低，炭黑的加入使它們得以提高，耐磨性也明顯提高;試樣6的耐磨性明顯高于試樣2，這是由于白炭黑通過偶聯(lián)劑與橡膠有更強(qiáng)的化學(xué)結(jié)合，其拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度較高，故耐磨性較強(qiáng)。由于白炭黑/炭黑并用對(duì)硫化膠的增強(qiáng)具有協(xié)同效應(yīng)，故炭黑/白炭黑并用體系中，當(dāng)白炭黑/炭黑質(zhì)量比為45/l0時(shí)，硫化膠具有較好的物理機(jī)械性能，相應(yīng)的耐磨性提高。
2.2炭黑/白炭黑并用填充硫化膠的磨耗形態(tài)
從圖1可見，試樣1磨面上的凸棱大而且相隔較遠(yuǎn);加人填料后，硫化膠磨面上的凸棱有所變化且相隔變小;試樣2硫化膠的磨耗表面形態(tài)表現(xiàn)出較密的突出部分，而試樣5磨耗表面上的凸棱較細(xì)密。
圖2為炭黑/白炭黑并用硫化膠的磨耗形態(tài)
的放大圖(3000倍)，從圖中可見，隨著白炭黑加人量的增加，硫化膠表面凸棱上膠料有不同程度的沿表面切線方向撕斷后殘存的膠條，這是白炭黑的加人使膠料的拉伸強(qiáng)度、永久變形和扯斷伸長率發(fā)生較大變化的結(jié)果。從圖中還可見白炭黑加入后，凸棱底部所受剪切作用減弱。與純硫化膠相比，相同用量不同填充劑具有不同的增強(qiáng)特征和增強(qiáng)效果。試樣中炭黑及改性白炭黑與橡膠大分子表面的結(jié)合最佳，達(dá)到了很好的增強(qiáng)效果，故其耐磨性最佳，磨耗表面的磨紋最細(xì)最密。
3結(jié)論
a)白炭黑/炭黑并用能顯著提高硫化膠的耐磨性，當(dāng)白炭黑/炭黑質(zhì)量比為45/10時(shí)，硫化膠的耐磨性最高，硫化膠磨耗表面磨紋細(xì)密。
b)拉伸強(qiáng)度在磨耗過程中對(duì)試樣的耐磨性有較大影響。拉伸強(qiáng)度越好的硫化膠耐磨性越好。
c)SEM照片較好的反映出試樣的耐磨性能，起到宏觀力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)分析所達(dá)不到的作用。
