模拟橡胶混合物的变形的方法

摘要

公开了一种用于模拟包含二氧化硅粒子和界面偶联试剂的橡胶混合物的变形的方法。使用扫描透射电子显微镜(STEM)，获得橡胶混合物的STEM图像数据。基于STEM图像数据，重构橡胶混合物的三维结构数据集。基于数据集，生成橡胶混合物的模型。使用其上限定了条件的模型，进行变形计算，获得物理量值。该橡胶混合物模型包含橡胶组分模型、二氧化硅粒子模型和包围二氧化硅粒子模型、并且被限定得比橡胶组分模型更硬的界面模型。

主权项

一种用于模拟橡胶混合物的变形的方法，其中该橡胶混合物包含橡胶组分、二氧化硅粒子和用于将二氧化硅粒子与橡胶组分偶联的界面偶联剂，所述方法包括下述步骤：STEM图像获得步骤，其中，通过利用扫描透射电子显微镜(STEM)获得橡胶混合物的STEM图像数据；三维结构重构步骤，其中，基于STEM图像数据，重构橡胶混合物三维结构的数据集；有限元模型生成步骤，其中，基于橡胶混合物的三维结构数据集，生成橡胶混合物的有限元模型；变形计算步骤，其中，通过利用其上限定有条件的橡胶混合物的有限元模型进行变形计算；以及通过变形计算获得物理量的步骤，其中，有限元模型生成步骤包括：由三维结构数据集重构橡胶混合物的切片图像的数据；通过对切片图像进行图像处理，确认切片图像中的橡胶组分区域和二氧化硅粒子区域；以及生成橡胶混合物的有限元模型，其中，生成橡胶混合物的有限元模型的步骤包含：通过将二氧化硅粒子区域次分成有限元，创建二氧化硅粒子模型；创建由有限元组成的、包围了每个二氧化硅粒子模型的界面模型；通过将橡胶组分区域次分成有限元，创建橡胶组分模型；以及将界面模型的有限元上的物理性能定义为比橡胶组分更硬，有限元模型生成步骤包括下述步骤：制备第一生胶混合物和第二生胶混合物的步骤，其中第一生胶混合物具有与作为分析对象的所述橡胶混合物相同的组成，第二生胶混合物除了界面偶联试剂被除去之外、具有与第一生胶混合物相同的组成；第一生胶混合物和第二生胶混合物中的每一个都被浸没于溶剂中以除去橡胶组分并由此得到残留物的步骤；测定在第一生胶混合物的残留物的损耗角正切的峰值温度T1与第二生胶混合物的残留物的损耗角正切的峰值温度T2之间的差异的步骤；制备基础硫化橡胶混合物和多种硫化橡胶混合物的步骤，其中基础硫化橡胶混合物除了二氧化硅粒子被除去之外、具有与第一生胶混合物相同的组成，多种硫化橡胶混合物与基础硫化橡胶混合物相同，但是不同之处在于多种硫化橡胶混合物彼此间的交联密度不同、与基础硫化橡胶混合物的交联密度也不同；测量步骤，其中基础硫化橡胶混合物和所述多种硫化橡胶混合物中的每一种硫化橡胶混合物的损耗角正切的峰值温度都被测量；得到在硫化橡胶混合物的损耗角正切的峰值温度与交联密度之间的关系的步骤；由所得到的关系，发现当损耗角正切的峰值温度等于差值|T2‑T1|与基础硫化橡胶混合物的损耗角正切的峰值温度T3之和时的交联密度的步骤；以及测量具有所发现的交联密度的硫化橡胶混合物的物理性能并定义用于界面模型的步骤。