payne效应的概念及其测试方法和应用

佩恩效应

佩恩效应的定义：

人们将填充橡胶的动态模量随着应变的增加而急剧下降的现象称为Panye效应。

对于Pyane效应，Pyane本人的解释是:动态模量的下降是由于填料间的物理作用力的破坏，而能量耗散的增加则是由于聚集体的不断的破坏重组造成的。后来的许多学者，在构建网络模型的时候，都延续这种观点，只是他们模型中所采用的结构单元彼此不同，所用的数学推导的方式不同。但是不管怎么样，我们可以从Payne效应的出一个很重要的结论:材料的动态模量随着应变的增加而下降，肯定是由于其中的某种或者某些网络结构遭到了破坏;在动态应变过程中，能量的耗散的增加，也主要是由于网络结构的破坏重组而造成的。而这些网络结构，也正是各种不同模型的区别点。

表征填料网络结构在动态应变下的变化，其最具有说服力的现象Pyane效应和Mullins效应(应力软化)。这两种现象的本质其实是一样的，都是因为填充橡胶的微观结构发生了变化:前者是因为一些微观结构遭到破坏而导致模量的下降;后者是因为微观结构遭到破坏后在第二次拉伸形变时不能恢复到起初的状态。所以只要我们搞清楚Payne效应的本质，就能把这两种现象的内因都清晰描述出来。

至今，已经有很多的学者，提出各种各样的模型试图解释Payne效应的本质。但 是这些模型的都具有一定的局限性，大致分为两类观点:一是认为Pyane效应的主要

原因是由于填料或者填料聚集体之间的相互作用形成的填料网络遭到破坏，12241;另外一类则认为，填料和基体之间各种相互作用是控制Pyane效应根本因素。

Panye效应的实验测定

主流的试验方法是用RPA来做，从描述分散的文章中大部分是用RPA做的。北化的赵素合老师发表过一些白炭黑的文章，她的文章中用RPA测定的试验条件如下：RPA分析胶料的动态黏弹性能用美国Alpha公司生产的2000型RPA测试。混炼胶应变扫描的条件为60℃×1Hz，温度扫描条件为1Hz×0.98％；硫化胶应变扫描条件为60℃×10Hz，频率扫描条件为60qC×10．04％。

王梦蛟老师的文章中没有明确的写出试验条件，但是从图表上看，硫化胶应变扫描的条件为70℃×10Hz，只有温度上的区别，但他采取的是DSA——恒双倍应变振幅，介于王老师的文章保密工作做得特别好，看不出使用仪器和条件，但从图表中看测试原理应该是和RPA是一样的。如图

以上而其它也有用DMA做的，但和RPA相比，DMA形变量较小。条件为：频率10Hz,温度-70~100℃,升温速率5℃/min。

其它的就是采取一些没有听说过的动态力学分析仪器进行测定，例如，华南理工大学的许体文采用德国高特福公司生产的VISCO-ELASTOGRAPH型橡胶加工分析仪对混炼胶进行加工性能研究。混炼胶应变扫描条件为:60℃,1Hz,0.7%~210%。如图：

还有，同样是华南理工的陈坤、吴驰飞采用日本UBM的Rheogel-4000动态力学分析仪进行测定，温度扫描采取拉伸模式，频率11Hz，升温速率为3℃/min；应变扫描采取剪切模式，温度为25℃，频率为1Hz。如图：