海外橡膠期刊摘要精選

海外橡膠期刊摘要精選

《橡膠化學(xué)與技術(shù)》2014, Vol. 87 No.2 Rubber Chemistry & Technology

聚異戊二烯橡膠納米復(fù)合材料中具有高形狀各向異性納米石墨的填料網(wǎng)絡(luò)及其與炭黑的協(xié)同作用

用具有高比表面積和高形狀各向異性的納米石墨與炭黑（CB）一起制備聚異戊二烯橡膠（IR）納米復(fù)合材料。拉伸性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試證明：納米石墨在較低用量下在純IR中可形成填料網(wǎng)絡(luò)，并在有CB存在的情況下，可在較低用量下形成復(fù)合填料網(wǎng)絡(luò)。這兩種碳的同素異形體間存在協(xié)同作用：含兩種填料的復(fù)合材料的初始模量值比只含CB或只含納米石墨的復(fù)合材料的初始模量的加合計(jì)算值高得多。

氯丁橡膠中促進(jìn)劑的流變性能和力學(xué)性能的QSPR研究

使用基于定量結(jié)構(gòu)性能相互關(guān)系（QSPR）的數(shù)字模型，分析了氯丁橡膠中促進(jìn)劑的分子結(jié)構(gòu)與其流變性能和力學(xué)性能的關(guān)系。QSPR模型揭示了影響硫化機(jī)理的材料結(jié)構(gòu)。QSPR可以促進(jìn)更快速地設(shè)計(jì)新型氯丁橡膠硫化劑的分子結(jié)構(gòu)。用2個(gè)流變性能（焦燒時(shí)間和最佳硫化時(shí)間）和3個(gè)力學(xué)性能（100%定伸應(yīng)力、硬度和拉斷伸長(zhǎng)率）校準(zhǔn)了回歸數(shù)學(xué)模型。利用14種促進(jìn)劑的試驗(yàn)值計(jì)算模型，并采用不同的策略進(jìn)行了驗(yàn)證。所有導(dǎo)出模型具有良好的擬合度（R2值范圍為84.5～98.7）和令人滿(mǎn)意的預(yù)測(cè)能力。另外，得出了一些關(guān)于特殊結(jié)構(gòu)特征和所分析流變性能和力學(xué)性能間相互關(guān)系的假設(shè)。由于使用了較少量的促進(jìn)劑校準(zhǔn)模型，所以這些假設(shè)應(yīng)給予進(jìn)一步的研究和證明。

丁腈橡膠O形圈在液壓油中的使用壽命測(cè)試

通過(guò)9種不同溫度和4種不同浸泡時(shí)間下的加速老化，測(cè)定了置于液壓油中的丁腈橡膠O形圈的使用壽命。還測(cè)試了其拉伸性能（伸長(zhǎng)率和低應(yīng)變模量）、體積溶脹、壓縮永久變形和化學(xué)交聯(lián)密度（溶劑溶脹法）。按Arrhenius方程計(jì)算的活化能在52～65 kJ/mol范圍內(nèi)，比丁腈橡膠在空氣環(huán)境中的熱老化低了大約20～30 kJ/mol。用50%伸長(zhǎng)率損失作破壞判據(jù)，計(jì)算出O形圈在23 ℃下的使用壽命為15 a。這與50%壓縮永久變形和化學(xué)交聯(lián)鍵增加約30%相一致。熱重分析表明：用礦物油及其添加劑替代增塑劑可提高降解O形圈的總無(wú)機(jī)含量。除了額外的硫和鈉以外，能量色散譜儀證明膠料還存在磷、氯和鉀。液壓油添加劑很可能經(jīng)較低能量通道加速丁腈橡膠硬化，從而促使O形圈降解。

新鮮天然橡膠膠乳HAF/白炭黑/納米黏土“三元”母煉膠和HAF/白炭黑“二元”母煉膠

建立含炭黑/白炭黑/納米黏土三元填料的天然橡膠（NR）膠乳母煉膠的標(biāo)準(zhǔn)工藝。通過(guò)改進(jìn)凝聚工藝將填料、納米黏土、炭黑和白炭黑加入到新的NR膠乳中。膠乳與填料分散體混合后，立即加入酸進(jìn)行凝聚。含有填料的凝聚物在70 ℃的空氣烘箱中干燥，以獲取含填料膠乳母煉膠，之后用傳統(tǒng)方法進(jìn)一步加工。只含白炭黑/炭黑的母煉膠比相應(yīng)干的共混膠表現(xiàn)出更高的硫化程度。力學(xué)性能（例如拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、撕裂強(qiáng)度、耐磨性和硬度）隨共混膠中納米黏土的含量增大而增強(qiáng)，但用量達(dá)到5份后變化就很小了。觀察到，含3～10 份納米黏土的所有母煉膠的tan δ值都比較低，與含炭黑/白炭黑（用量比為25:25）的對(duì)比干燥膠相當(dāng)。相比傳統(tǒng)混煉膠，母煉膠所表現(xiàn)出的力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)性能的改善都被認(rèn)為是與填料分散相關(guān)的因素造成的。從分散分析儀圖像、X-射線(xiàn)衍射圖及較高的硫化程度得到的數(shù)據(jù)皆可證明。

處理方法和白炭黑粒徑對(duì)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)彈性體復(fù)合材料力學(xué)性能的影響

實(shí)驗(yàn)性地研究了用常壓火焰等離子體（APFP）和環(huán)氧硅烷(ES)進(jìn)行白炭黑表面改性，以改善白炭黑（體積40%，平均直徑2.2 μm、12.4 μm、26.6 μm和110 μm）補(bǔ)強(qiáng)彈性體復(fù)合材料的力學(xué)性能。復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度（TS）隨白炭黑平均直徑的減小而明顯增強(qiáng)。當(dāng)白炭黑直徑為2.2 μm,時(shí)，復(fù)合材料的TS約為基體的1.4倍（2.52 MPa）。另外，相比基質(zhì)的TS，經(jīng)APFP和ES處理的白炭黑補(bǔ)強(qiáng)復(fù)合材料的TS分別增加8.8%～13.3%和9.9%～12.5%。較大的白炭黑粒徑通常能產(chǎn)生較好的表面處理效應(yīng)。當(dāng)直徑為26.6 μm時(shí)，與基質(zhì)（0.88 MPa）相比，復(fù)合材料的拉伸模量（TM）約是它的2倍，而經(jīng)APFP和ES處理的白炭黑補(bǔ)強(qiáng)復(fù)合材料比基質(zhì)的TM分別增加15.6%～22.8%和21.1%～25%。傳統(tǒng)硅烷偶聯(lián)劑的表面處理有些缺點(diǎn)，例如要使用有機(jī)溶劑。APFP是改善力學(xué)性能的一種快速、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保的方法。

利用有限元模擬預(yù)測(cè)含納米復(fù)合材料的載重卡車(chē)子午線(xiàn)輪胎的滾動(dòng)阻力

輪胎滾動(dòng)阻力（RR）是輪胎的關(guān)鍵性能參數(shù)。降低滾動(dòng)阻力是減少燃油消耗的決定性因素，可通過(guò)改變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和膠料配方實(shí)現(xiàn)。主要利用橡膠的非線(xiàn)性黏彈性能，用適合的軟件代碼來(lái)評(píng)價(jià)輪胎的RR。研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)滾動(dòng)阻力代碼，用它預(yù)測(cè)含納米復(fù)合材料的載重卡車(chē)子午線(xiàn)輪胎的滾動(dòng)阻力。利用本研究開(kāi)發(fā)的滾動(dòng)阻力代碼，通過(guò)后處理，用材料彈性應(yīng)變能與損耗正切的乘積評(píng)估輪胎的能量耗散。使用工業(yè)軟件，通過(guò)穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)模擬獲取彈性應(yīng)變能。在實(shí)驗(yàn)室用動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析儀測(cè)量損耗正切和應(yīng)變?cè)趦蓚€(gè)參考溫度下的關(guān)系。導(dǎo)出了溫度公式，引入了溫度對(duì)損耗能的影響，觀察到滾動(dòng)阻力模擬和試驗(yàn)結(jié)果間具有良好的相關(guān)性。采用有機(jī)黏土和炭黑或有機(jī)黏土和白炭黑雙重填料體系與天然橡膠和聚丁二烯橡膠并用膠，制備本研究所用的納米復(fù)合材料。使用羧基丁腈橡膠作相容劑，以促使黏土在橡膠基質(zhì)中的分散。有限元模擬所預(yù)測(cè)的含雙重填料胎面膠料納米復(fù)合材料的滾動(dòng)阻力與通常含炭黑或白炭黑胎面膠料的滾動(dòng)阻力相比有顯著改善。

天然橡膠環(huán)氧官能團(tuán)和硅烷偶聯(lián)劑對(duì)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)效果的協(xié)同效應(yīng)

天然橡膠中的極性官能度對(duì)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)效果具有顯著影響。研究了在沒(méi)有雙-（三乙氧基甲硅烷基丙基）四硫化物（TESPT）偶聯(lián)劑的情況下，不同環(huán)氧化程度的環(huán)氧化天然橡膠（ENR），以及ENR與不同用量TESPT的并用情況，使人們更好地認(rèn)識(shí)影響白炭黑填充ENR膠料性能的各種因素。綜合所有性能來(lái)看，優(yōu)化加工性能、減少填料-填料相互作用及提高硫化速度的最佳組合方法是將環(huán)氧化程度為20%～30%的ENR與少量TESPT（即白炭黑用量的2%～4%）并用。與傳統(tǒng)NR膠料相比，這樣做可使TESPT用量減少約60%～80%。而在傳統(tǒng)NR膠料中，TESPT的最佳用量為白炭黑用量的9%。

表面改性白炭黑上形成的結(jié)合橡膠動(dòng)力學(xué)的熱重分析

利用熱重分析研究了在110 ℃～150 ℃溫度范圍內(nèi)雙-烷氧基硅烷偶聯(lián)劑（CA）改性白炭黑表面形成結(jié)合橡膠的動(dòng)力學(xué)。結(jié)合橡膠的產(chǎn)生歸因于聚合物鏈與白炭黑表面上CA分子所形成的大量非極性相互作用點(diǎn)的直接結(jié)合。反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型表明：結(jié)合橡膠形態(tài)在高于110 ℃時(shí)發(fā)生變化。

環(huán)氧化低分子量聚合物對(duì)含白炭黑和炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠性能的影響

研究了含白炭黑和炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠（NR）膠料中環(huán)氧化低分子量天然橡膠（ELMWNR）對(duì)膠料加工性能、力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。在膠乳狀態(tài)下，用過(guò)碘酸解聚環(huán)氧化NR制備不同環(huán)氧化含量的ELMWNR（分子量為50 000～60 000 g/mol）。用1H NMR核磁共振法分析其化學(xué)結(jié)構(gòu)和實(shí)際環(huán)氧化程度。將0～15 份ELMWNR作為相容劑加入到含填料的NR膠料中。ELMWNR的加入降低了膠料黏度和Payne效應(yīng)，即白炭黑填充膠料的填料-填料相互作用。白炭黑-硅烷膠料與含28%（摩爾分?jǐn)?shù)）環(huán)氧化物的膠料（ELMWNR-28）的黏度相當(dāng)。當(dāng)ELMWNR-28用量為10 份時(shí)，白炭黑填充硫化膠可獲得最佳力學(xué)性能。相反，將ELMWNR加入到炭黑填充膠料后僅顯示出增塑效應(yīng)。在NR中加入ELMWNR，會(huì)產(chǎn)生第2個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度并影響其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。較高的環(huán)氧化物含量致使橡膠硫化膠在輪胎通常的使用溫度范圍內(nèi)具有較高的損耗角正切值。

用超小角度X-射線(xiàn)散射研究白炭黑填充橡膠中的絮凝作用

利用超小角度X-射線(xiàn)散射技術(shù)監(jiān)測(cè)加入S-SBR（溶液聚合丁苯橡膠）和BR（聚丁二烯橡膠）并用膠中的兩種不同類(lèi)型白炭黑[高分散白炭黑（HD）和普通白炭黑（CV）]在硫化過(guò)程中的絮凝作用。根據(jù)修正的統(tǒng)一公式計(jì)算白炭黑聚集體的臨界長(zhǎng)度Rss和質(zhì)量分型尺寸Dm（表示聚集體的絮凝程度）。估計(jì)聚集體半徑Ra與較低的臨界長(zhǎng)度Rss有關(guān)，說(shuō)明了質(zhì)量分型結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)半徑。對(duì)兩種白炭黑來(lái)說(shuō)，Ra在硫化過(guò)程中增大。觀察到，CV的Dm增大，而沒(méi)有發(fā)現(xiàn)HD的Dm明顯增大。CV的Ra比HD的Ra相對(duì)高一些。另一方面，CV顯示出比HD更低的Dm。這些結(jié)果表明：CV擁有較大的聚集體尺寸，而且其聚集體的聚集程度較低。當(dāng)雙-（三乙氧基甲硅烷基丙基）四硫化物（TESPT）為白炭黑與橡膠間的偶聯(lián)劑時(shí)，降低了白炭黑的聚集體半徑。然而，在沒(méi)有TESPT時(shí)，觀察到低質(zhì)量分型尺寸，即聚集體的聚集程度低。這是由于白炭黑聚集體較低的遷移性（依賴(lài)于聚集體的大?。?。白炭黑用量也對(duì)絮凝過(guò)程有影響。聚集體的半徑隨白炭黑用量的增大而增大。同時(shí)，在較高白炭黑用量下發(fā)現(xiàn)較高的質(zhì)量分型尺寸，即較高的聚集程度。

（劉 霞 譯）

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