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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