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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 高分子 » 高分子物理 » 【求助】payne效应
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wbxwwdz

铁杆木虫 (正式写手)

[交流] 【求助】payne效应

请虫友们帮忙详细解释一下什么是payne效应？其原因是由于填料网络的破坏？如何详细解释这点？储能模量-应变图中的曲线能否表示了这一效应呢？那么这样的曲线是怎么测的呢？用什么仪器？不知道我说的明白不明白？谢谢！
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橡胶加工与应用 学习 合金机理 23 橡胶相关

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千錘萬�?出深山，烈火焚燒若等閒；粉身碎骨渾不怕，只留清白在人間！
1楼 2009-08-24 17:13:07
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yinyuegougou

金虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★
jason168(金币+2,VIP+0):鼓励交流 8-31 13:22
wbxwwdz(金币+2,VIP+0):上面的动态模量是指储能模量吧，损耗模量在此过程中是不是有个最大值出现？可以解释成网络破坏和重建能量耗散情况吗？赐教！ 8-31 15:24
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。
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8楼2009-08-31 11:27:25
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yinyuegougou

金虫 (小有名气)
★
wbxwwdz(金币+1,VIP+0):佩恩效应对于橡胶来说是个不利效应，说明填料分散不均匀，那么这样的橡胶有什么样的宏观表现阿。 8-31 15:27
储能模量下降的越小，佩恩效应越弱，表明补强体系分散的越好
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9楼2009-08-31 11:28:14
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yinyuegougou

金虫 (小有名气)
用DMA不行，其形变量太小。佩恩效应越大，表明分散越不好。所以还是小点好。储能模量就是剪切模量或弹性模量。损耗模量是粘性模量。其实分析之间的关系的时候DMA的那一套还是可以用的上。RPA可以做的东西太多，现在也没有标准化的东西。如果谁有需要我可以上传部分RPA的资料，要的给我短消息
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10楼2009-09-01 11:36:19
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Jerryxue

木虫 (正式写手)
★ ★ ★
wbxwwdz(金币+2,VIP+0):谢谢，虽然你不是做这方面的，但是翻译的很好。 8-27 08:54
jason168(金币+1,VIP+0):辛苦了，呵呵 8-31 13:21
看这意思，这个Panye效应只对含有填料（比如CB）的橡胶起作用，它的名称来源于英国橡胶学家A.R.Panye，他对这一效应进行了广泛的研究（比如Payne 1962）。这一效应有时也称为Fletcher-Gent效应，源于首次对这一现象进行研究的两位作者（Fletcher & Gent 1953）。
      Panye效应是在小振幅循环载荷条件下产生的，表示的是橡胶粘弹储存模量对所施加应力振幅的依赖性。在应力振幅在大约0.1%以上时，储存模量会随着振幅的增加而迅速下降；在应力振幅足够大（大概20%）时，储存模量达到一个下限值；在储存模量降低的区域，损失模量出现最大值。
      这一效应取决于材料中的填料含量，对于未填充弹性体则不起作用。从物理变化的角度，这个Payne效应可以归因于材料微观结构的变形诱导变化，也就是说填料团簇附近弱物理键的破坏和修复过程。由于Payne效应从本质上是橡胶弹性元件、汽车轮胎及其他产品中由频率和振幅所决定的动态稳定和阻尼行为，过去已经发展出了一些构建模型来构建这一效应 （比如Lion等人2003年的成果）。
       与小形变下的Payne效应类似，大形变下所观察到的现象称为Mulins效应。

只是字面上的翻译，毕竟我也不是做这方面，希望有所帮助。

[ Last edited by Jerryxue on 2009-8-27 at 01:13 ]
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匣浅难羁宝剑锋，玉藏石中也玲珑。初试清啼长天破，云光凝碧远岚平。
4楼2009-08-27 01:11:10
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普通回帖

wbxwwdz

铁杆木虫 (正式写手)
怎么没有人回帖呢？奇怪？
回帖是一种美德，回贴有金币相送！
欢迎大家回应阿！！！
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千錘萬�?出深山，烈火焚燒若等閒；粉身碎骨渾不怕，只留清白在人間！
2楼2009-08-26 18:52:31
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helloagain

金虫 (小有名气)
★ ★ ★
wbxwwdz(金币+2,VIP+0):我看了，还是有点不理解。如果你明白这个问题可否再解释一下？ 8-26 19:19
jason168(金币+1,VIP+0):辛苦了，呵呵 8-31 13:21
wiki上是这么说的
The Payne effect is a particular feature of the stress-strain behaviour of rubber, especially rubber compounds containing fillers such as carbon black. It is named after the British rubber scientist A. R. Payne, who made extensive studies of the effect (e.g. Payne 1962). The effect is sometimes also known as the Fletcher-Gent effect, after the authors of the first study of the phenomenon (Fletcher & Gent 1953). The effect is observed under cyclic loading conditions with small strain amplitudes, and is manifest as a dependence of the viscoelastic storage modulus on the amplitude of the applied strain. Above approximately 0.1% strain amplitude, the storage modulus decreases rapidly with increasing amplitude. At sufficiently large strain amplitudes (roughly 20%), the storage modulus approaches a lower bound. In that region where the storage modulus decreases the loss modulus shows a maximum. The Payne effect depends on the filler content of the material and vanishes for unfilled elastomers. Physically, the Payne effect can be attributed to deformation-induced changes in the material's microstructure, i.e. to breakage and recovery of weak physical bonds linking adjacent filler clusters. Since the Payne effect is essential for the frequency and amplitude-dependent dynamic stiffness and damping behaviour of rubber bushings, automotive tyres and other products, constitutive models to represent it have been developed in the past (e.g. Lion et al. 2003). Similar to the Payne effect under small deformations is the Mullins effect that is observed under large deformations
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3楼2009-08-26 18:58:29
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Jerryxue

木虫 (正式写手)
印象中测储存模量，损失模量这些应该是用的DMA，楼主可以去试试，曲线的话仪器会自动绘制吧，没有亲自操作过。
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匣浅难羁宝剑锋，玉藏石中也玲珑。初试清啼长天破，云光凝碧远岚平。
5楼2009-08-27 01:15:33
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liujunhero

新虫 (文学泰斗)

文献杰出贡献文献杰出贡献
★
wbxwwdz(金币+1,VIP+0): 8-27 08:57
Payne效应常用来鉴定橡胶胶料中填料一填料相互作用的强度，后者与白炭黑填料硅烷化后的疏水性有相反的关系。 Payne效应与贮存模量G 有直接关系。下列现象会影响贮存模量： a)在聚合 Payne效应常用来鉴定橡胶胶料中填料一填料相互作用的强度，后者与白炭黑填料硅烷化后的疏水性有相反的关系。
       Payne效应与贮存模量G 有直接关系。下列现象会影响贮存模量：
       a)在聚合物母体的填料粒子有Guth，Gold和Smallwood公式所描绘的流体动力学效应；
       b)连接聚合物链的交联网络；
       c)橡胶和填料间的化学和物理反应；
       d)填料一填料的相互作用
       只有填料一填料相互作用在小应变范围与应变有关。随着应变增加，填料网络逐渐被破坏；与破坏聚合物一聚合物所需的应变相比，填料网络破坏的绝对应变值则较小，远低于100 。这种贮存模量随应变增加而降低的现象称之为Payne效应。在本研究中，是采用应．变从0．56 增加到100 时贮存模量的降低来评价硅烷化反应，从而排除了填料和橡胶母体之间的远距离力的影响。
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6楼2009-08-27 08:43:33
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yinyuegougou

金虫 (小有名气)
★
wbxwwdz(金币+1,VIP+0):用DMA可以吗？RPA和DMA测试内容有什么不同？谢谢！ 8-31 15:20
佩恩效应用RPA2000来做。他是表征填料与橡胶相互作用的。在小应变下不能破坏，应变到100时，可以破坏填料间的二次结构。表现出来就是储能模量的大幅度下降。一次结构不能破坏。很多白炭黑与橡胶的文章理会写。我前两天看了这个名词解释，我一会给你这篇文章
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7楼2009-08-31 10:35:05
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