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第1章 绪论1

1.1 炭黑概述1

1.1.1 炭黑的基本性质1

1.1.2 炭黑的表面活性5

1.1.3 基于炭黑传统的补强理论5

1.1.4 国内外炭黑发展趋势8

1.1.5 应用于橡胶的其他补强填料10

1.2 炭黑结合胶10

1.2.1 结合胶的补强理论11

1.2.2 结合胶含量的表示及测定13

1.2.3 结合胶对橡胶性能的影响13

1.3 原子力显微镜14

1.3.1 原子力显微镜工作原理14

1.3.2 原子力显微镜力曲线16

1.3.3 原子力显微镜轻敲模式下形貌图与相图18

1.3.4 针尖修饰19

参考文献19

第2章 炭黑粒径、结构及其表面自由能的研究23

2.1 炭黑聚集体轻敲模式下形貌图及相图分析24

2.1.1 炭黑表面微观形貌结构及粒径分析24

2.1.2 炭黑表面微观形貌轻敲模式下相图分析36

2.2 盒维数法研究炭黑聚集体分维值41

2.2.1 盒维数的计算原理及步骤41

2.2.2 炭黑的微观结构观察43

2.2.3 炭黑聚集体的分形特征分析45

2.3 小岛法图形分析法研究炭黑聚集体分维值49

2.3.1 小岛法的计算原理及步骤49

2.3.2 轻敲模式下炭黑图像的观察50

2.3.3 炭黑聚集体的分形特征分析53

2.4 石墨化前后炭黑聚集体分维值与其性能的相关性59

2.5 基于反气相色谱技术对高结构炭黑表面自由能的研究63

2.5.1 炭黑表面自由能色散分量分析64

2.5.2 炭黑表面自由能极性分量分析73

参考文献75

第3章 炭黑结合胶的制备及性能表征77

3.1 炭黑结合胶的制备参数研究77

3.1.1 溶剂法制备结合胶的工艺参数探究77

3.1.2 炭黑种类对结合胶含量的影响80

3.1.3 橡胶种类对结合胶含量的影响81

3.2 原子力显微镜对结合胶的形貌观察82

3.2.1 天然橡胶与炭黑混合物的微观形貌82

3.2.2 SBS在不同浓度下的微观形貌84

3.2.3 结合胶微观形貌表征的探讨87

3.2.4 SBR和天然橡胶微观形貌93

3.2.5 炭黑聚集体及结合胶的微观形貌95

3.3 热分析对炭黑结合胶的表征101

3.3.1 天然橡胶及SBS的热分析曲线102

3.3.2 天然橡胶及SBS加入炭黑后的热分析曲线103

3.3.3 天然橡胶与炭黑的混合物及结合胶的热分析曲线105

3.3.4 天然橡胶与不同炭黑结合物的热分析曲线106

3.3.5 SBS与不同炭黑结合物的热分析曲线107

3.3.6 不同橡胶及其结合胶的热分析动力学研究109

3.4 氨气改性填料对结合胶热胀离解曲线的研究119

3.4.1 离解温度对炭黑结合胶含量的影响120

3.4.2 炭黑结合胶的红外分析122

3.4.3 其他填料与天然橡胶相互作用力的研究123

3.5 结合胶的热胀离解曲线128

3.5.1 离解温度对炭黑结合胶含量的影响129

3.5.2 结合胶离解速率的影响131

3.5.3 结合胶离解曲线多项式拟合结果及分析132

3.5.4 结合胶内部作用力对硫化胶宏观性能的影响133

3.6 动态热机械法对硫化胶性能的研究135

3.6.1 橡胶的动态热机械温度谱图分析135

3.6.2 橡胶的动态热机械频率谱图分析139

3.6.3 橡胶的应力松弛分析140

参考文献143

第4章 原子力显微镜力曲线分析炭黑活性点研究145

4.1 原子力显微镜轻敲模式下不同炭黑表面力曲线研究145

4.1.1 特殊炭黑聚集体表面轻敲模式下力曲线统计结果146

4.1.2 常规炭黑表面轻敲模式下力曲线统计结果165

4.2 原子力显微镜轻敲模式下炭黑力曲线研究186

4.2.1 炭黑单颗粒力曲线分析186

4.2.2 炭黑聚集体力曲线分析189

4.3 原子力显微镜接触模式下石墨烯等五种炭材料力曲线研究192

4.3.1 炭黑N330表面接触模式下力曲线分析192

4.3.2 石墨烯表面接触模式下力曲线分析195

4.3.3 氧化石墨烯表面接触模式下力曲线分析196

4.3.4 鳞片石墨表面接触模式下力曲线分析197

4.3.5 纳米金刚石表面接触模式下力曲线分析198

参考文献201

第5章 炭黑改性处理研究202

5.1 压缩处理对炭黑结构的影响202

5.1.1 压缩次数对炭黑结构的影响205

5.1.2 压力对炭黑结构的影响210

5.2 热处理对炭黑表面官能团及结合胶的影响213

5.2.1 炭黑石墨化前后对结合胶性能的影响215

5.2.2 不同温度下炭黑的结合胶含量分析216

5.2.3 炭黑表面含氧基团与炭黑补强性的关系218

5.3 石墨化处理对炭黑表面粗糙度的影响223

5.3.1 炭黑石墨化前后轻敲模式下扫描形貌图224

5.3.2 炭黑粒子表面的粗糙度及其粒径分析225

5.3.3 石墨化处理对炭黑常规补强性能的影响232

5.4 炭黑表面氧化还原处理及其补强活性研究235

5.4.1 红外光谱表征炭黑表面基本性质236

5.4.2 炭黑表面脱吸附力研究238

5.4.3 炭黑/橡胶复合材料拉伸性能240

5.4.4 炭黑/橡胶复合材料模量的表征243

5.5 炭黑表面酸性含氧官能团对橡胶补强性能的研究247

5.5.1 炭黑酸碱滴定数据与分析250

5.5.2 结合胶含量数据与分析254

参考文献256

彩图259