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本文结合当前橡胶行业研究热点,针对炭黑填充胶的导热机理及逾渗效应,进行实验研究和理论探讨,分别提出不同的导热模型和导热方程。利用扫描电镜对炭黑填充胶进行微观表征,从机理和微观结构上对导热机理以及逾渗效应进行深入研究。基于子午线轮胎胎面胶配方,将N330、N134、N234和N539四种系列的不同粒径和结构性的炭黑分别作为填充剂,共设计了97种配方,采用NanoflashLFA447激光导热仪在30℃～140℃的温度范围内进行热物性测试。通过整理分析实验数据,得到炭黑填充胶在不同炭黑种类下的导热率随着份数所呈现出不同变化规律。炭黑N330填充胶和炭黑N234填充胶的导热率大体以炭黑体积份数比20%为界,之前线性增长趋势明显,而后出现导热率的突变,可以结合逾渗理论进行描述。炭黑N134填充胶和炭黑N539填充胶导热率随着炭黑份数呈线性规律,但没有达到逾渗范围,由上面可以得出炭黑填充胶的导热规律和炭黑的粒径、结构性和界面效应有很大关系。通过对四种炭黑系列的填充胶的导热率的比较,可以看出中等粒径炭黑N330对填充胶导热率的改善效果最好。炭黑填充胶的导热机理是当炭黑份数比较小时,炭黑分散到橡胶中间,形似“孤岛”,炭黑之间没有接触和相互作用,此时炭黑填料对于整个体系的导热性贡献不大。当填充量达到一定程度时,炭黑粒子之间开始相互作用,在体系中形成了类似链状和网状的形态,称为导热网链。这些导热网链与热流方向平行时,能在很大程度上提高体系的导热性,此时炭黑填充胶的导热率大大提高并具有逾渗效应,逾渗点因炭黑种类和特性不同而不同。在导热模型和导热方程的研究中,引入了热电相似理论、混合物法则、逾渗理论、分形学等前沿理论。低填充份数分别应用Y.Agari模型、Maxwell模型,以及根据填充剂粒子形状建立的立方体、球体模型,经过分析Maxwell模型和立方体模型误差较大,需要分别引入修正因子K和最大堆砌系数? m,在逾渗点之前应用可以得到较好应用,其中球体模型和Y.Agari模型在低填充份数应用时比较准确。对于进入逾渗效应的炭黑N234和N330填充胶,导热系数与V-Vc符合e指数函数,引入逾渗函数临界指数t等参数,得到导热率与V-Vc之间的逾渗关系式为:经过应用可以看出得到的公式比较合理。