4. Nội dung nghiên cứu
1.2.3.2. Lý thuyết tăng cường lực của chất độn hoạt tính đối với cao
Ngày nay, mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu, nhiều lý thuyết đã đƣợc sử dụng để giải thích hiện tƣợng tăng cƣờng lực đƣợc sử dụng trong kĩ thuật gia công cao su nhƣng chƣa có một lý thuyết vạn năng nào có thể giải thích đƣợc tất cả các hệ thống tăng cƣờng đƣợc sử dụng trong kĩ thuật gia công cao su. Trong các trƣờng hợp cụ thể, mức độ tăng cƣờng lực cho cao su bằng các chất độn hoạt tính có thể giải thích bằng tác động yếu tố này hoặc tác động yếu tố khác trên cơ sở năng lƣợng liên kết nội, liên kết ngoại của polyme và chất độn. Các hạt độn bao bọc xung quanh các cấu trúc đó và tạo thành các tập hợp cao su - độn. Các tập hợp này liên kết với nhau bằng sức căng bề mặt. Khi hàm lƣợng chất độn lớn hơn hàm lƣợng tối ƣu, các chất độn sẽ phân bố vào các khoảng trống giữa các tập hợp và tác dụng nhƣ những chiếc nêm, tách các tập hợp cao su - độn ra làm giảm hiệu quả tăng cƣờng lực.
Khi nghiên cứu ảnh hƣởng của chất độn hoạt tính lên giới hạn bền khi kéo dãn, Biki và sau này là Dogakin đã đƣa ra lý thuyết mạng lƣới của quá trình độn tăng cƣờng. Theo lý thuyết này, không một thành phần nào trong hệ thống cao su - chất độn tồn tại tách riêng biệt ra khỏi thành phần khác. Các hạt chất độn đƣợc phân tán trong cao su theo mọi hƣớng, không theo một trật tự nào và chúng đƣợc bao bọc bằng một lớp cao su dày mỏng khác nhau. Các hạt độn liên kết với nhau tạo thành mạng lƣới đồng thời nó tách hiđro cacbon của cao su ra mọi hƣớng để tạo thành mạng lƣới hiđro cacbon, hai mạng lƣới
Trƣờng ĐH Sƣ phạm Hà Nội 2 Khoá luận tốt nghiệp
này sẽ đan xen nhau, móc xích lẫn nhau và tạo thành một cấu trúc polyme - chất độn liên tục.
Khi hàm lƣợng chất độn trong hợp phần cao su lớn hơn hợp phần tối ƣu, các hạt chất độn dƣ sẽ tồn tại thành pha riêng biệt phá vỡ cấu trúc đồng nhất của hệ cao su - chất độn và làm giảm độ bền kéo đứt, độ bền xé rách của vật liệu.
Theo Alexandrop Lazunkin thì cơ chế tăng cƣờng lực cho polyme bằng chất độn hoạt tính là quá trình san bằng ứng suất trong polymer. Trong hợp phần cao su, sự kết bó giữa các cấu trúc mạng đại mạch phân tử thƣờng không chặt chẽ nên cấu trúc cao su tồn tại những “khuyết tật”. Khi có lực tác dụng thì sự hình thành các ứng suất trên các khuyết tật khác nhau: ở mép khuyết tật thì giá trị ứng suất là lớn nhất và giảm dần khi khoảng cách tăng. Khi chất độn hoạt tính lấp đầy những khuyết tật dẫn đến ứng suất nhƣ nhau trên mọi điểm vì vậy mà độ bền của vật liệu tăng.