Elementary dispersion mechanisms of silica filler in an elastomer matrix
Mécanismes élémentaires de dispersion de charges de silice dans une matrice élastomère
Résumé
This work reports the rheo-optical study of dispersion mechanisms of reinforcing fillers in an elastomer matrix under shear. The purpose of this work was to determine key parameters for dispersion in order to improve the filler dispersion step in a rubber for pneumatic application. This study showed that the dispersibility of a filler such as carbon black or silica is characterized by a critical stress to overcome and a dispersion mechanism. The dispersion study of precipitated silica grades in the shape of micropearls and of carbon black showed that the dispersion criteria for the two filler depend on the internal organization of the granules. Carbon black dispersion is dominated by the fractal organization of its aggregates. Silica micropearls present a skin-core-internal organization. The dispersion criterion for silica is linked to the skin cohesion strength. The dispersion mechanism is related to the stress propagation pathway within the micropearl and thus to the cohesion of the core. The chemical-physical treatment of silica surface during their processing enables to modify the cohesion of silica micropearls and consequently the dispersion mechanism and stress level for dispersion.
Ce travail se rapporte à l'étude par rhéo-optique des mécanismes de dispersion et contraintes critiques de dispersion de charges agglomérées dans une matrice SBR en cisaillement simple. L'objectif du travail était de déterminer des leviers pour améliorer l'étape de dispersion d'une charge renforçante pour des applications pneumatiques. Cette étude a montré que la dispersibilité d'une charge de type noir de carbone ou silice est caractérisée par un niveau de contraintes à atteindre et un mécanisme de dispersion. L'étude de grades de silice de précipitation sous forme microperle et de noir de carbone a permis de montrer que les critères de dispersion des deux charges sont régis par l'organisation interne des granules. La dispersion du noir de carbone est influencée par l'organisation fractale de ses agrégats. Les microperles de silice présentent une organisation interne de type cœur-peau. Le critère de dispersion de la microperle dépend de la cohésion de la peau. Le mécanisme de dispersion observé pour la microperle est lié au chemin de propagation des contraintes au sein de l'agglomérat et donc à la cohésion du cœur de la microperle. Le traitement physico-chimiques des silices avant leur mise en forme permet de modifier la cohésion des microperles et donc le mécanisme et le niveau de contrainte de dispersion.
Domaines
Matériaux
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