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)與工藝》2015， Vol. 88 No.1

Rubber Chemistry & Technology

預(yù)測彈性體使用期的加速老化技術(shù)

彈性體須長期（幾年或幾十年）置于空氣或高濕環(huán)境中，時常發(fā)生降解。對彈性體使用壽命的估算通常涉及到其在高溫下的加速老化結(jié)果的外推。評述了與這類研究相關(guān)的幾個潛在問題，并提出了解決這些問題的實驗及理論方法。強調(diào)了驗證降解數(shù)據(jù)的時間-溫度疊加的重要性，其反映了降解過程的總體特性在加速升溫下保持不變。描述了在加速老化條件下，擴散限制氧化（DLO）增加時產(chǎn)生的擾亂效應(yīng)，表明通過測量或確定氧滲透系數(shù)（Pox）和氧消耗速率（φ）可以模擬DLO數(shù)值。DLO可以影響Pox和φ的測量值，并導(dǎo)出置信值。此外，還討論了消除DLO影響的幾個試驗設(shè)計方法。可以用由高溫到接近常溫得到的φ值外推空氣老化材料的加速老化結(jié)果，具有較高的置信度。很多研究業(yè)已表明，隨著老化溫度的下降，Arrhenius外推偏向較低的活化能。還提出了潮濕環(huán)境中材料加速老化外推的最佳方法。

在大變形下的模擬非線性黏彈性能

開發(fā)了一個簡單的模型用以描述橡膠材料在大變形下的非線性黏彈行為，用Langevin-Chain彈簧替代典型Kelvin-Voigt模型中的線性彈簧。該模型擁有簡單的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，而且僅有3個材料參數(shù)。該模型可在大范圍內(nèi)（從線性到非線性）獲取聚合物黏彈性能的主要特征。

用可變口型流變儀分析EPDM的過氧化物交聯(lián)（一）：第3單體濃度和過氧化物用量的影響

通過可變口型流變儀、NMR松弛和動態(tài)力學(xué)熱分析研究了過氧化物硫化的EPDM（三元乙丙橡膠）性能和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。依據(jù)橡膠彈性理論，轉(zhuǎn)矩測量結(jié)果反映了過氧化物硫化的EPDM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中通過結(jié)合反應(yīng)（Ccom）產(chǎn)生的化學(xué)交聯(lián)鍵及加成反應(yīng)（Cadd）產(chǎn)生的化學(xué)交聯(lián)鍵，以及纏結(jié)密度和網(wǎng)絡(luò)缺陷對整體交聯(lián)密度（CEN）的影響。隨著過氧化物用量的增大，總體交聯(lián)密度（Ctot）線性增大。ENB（第3單體）用量的增大有助于提高過氧化物的交聯(lián)效率，但使EPDM的二烯轉(zhuǎn)化率下降。CEN取決于第3單體的含量，在低過氧化物用量下，也對Ctot起主要作用。此外，Ccom和Cadd與過氧化物用量呈線性相關(guān)性，后者也受到ENB用量的影響。

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/白炭黑納米復(fù)合材料的硫化動力學(xué)和性能

分析了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）/白炭黑納米復(fù)合材料的硫化動力學(xué)和性能。結(jié)果表明，白炭黑的存在影響了SBS的硫化反應(yīng)，由于SBS/白炭黑納米復(fù)合材料有較高的活化能，所以其完全硫化需要額外的熱量。用掃描電子顯微鏡/能量色散X-射線光譜儀、原子力顯微鏡和拉伸試驗方法表征了試樣。通過在SBS基質(zhì)中添加不同用量的白炭黑納米粒子，SBS/白炭黑納米復(fù)合材料的拉伸強度、硬度和耐磨性大幅提高；然而，與純SBS硫化膠相比，白炭黑納米粒子使硫化膠的模量和拉斷伸長率下降。

低聚物樹脂對白炭黑補強胎面膠牽引性和滾動阻力的影響

研究了客車輪胎丁苯橡膠胎面膠膠料中的白炭黑的補強效果，旨在更深入地了解低聚物樹脂的有益影響。預(yù)測的主要輪胎性能指標(biāo)為實驗室測量的滾動阻力和（濕路面）耐滑性。測試了不同用量下（即2份、4份和6份）的3種樹脂：聚萜樹脂、萜烯酚醛樹脂和純乙烯-芳香碳?xì)錁渲＠脤嶒炇覄討B(tài)力學(xué)性能分析（DMA）、門尼黏度、硫化儀及拉伸和硬度試驗分析這些樹脂在橡膠中的性能及膠料的加工性能。DMA研究表明，樹脂和橡膠膠料與所用低用量樹脂部分相容。通過tan δ損耗因子與溫度的關(guān)系，可預(yù)測輪胎濕路面耐滑性和滾動阻力。樹脂的tan δ峰向較高溫度的偏移，是改善輪胎濕路面耐滑性能的原因。在滑路面滑動范圍內(nèi)（0 ℃～30 ℃）的最大改善約35%。60 ℃下tan δ（顯示滾動阻力）的改善歸因于填料粒子間相互作用的下降。這一點也由Payne效應(yīng)的下降得到證實。在滾動阻力溫度范圍內(nèi)可最大改善約15%，這取決于選擇的具體樹脂。

乙烯基硫脲和氧化鋅交聯(lián)氯丁橡膠的機理

研究了乙烯基硫脲（ETU）和ZnO并用交聯(lián)氯丁橡膠（CR）的機理。檢驗了ETU和ZnO分別交聯(lián)及并用交聯(lián)CR的機理。用光譜儀和物理表征方法，研究其他標(biāo)準(zhǔn)橡膠促進(jìn)劑及具有與ETU相似結(jié)構(gòu)和功能的化合物交聯(lián)CR的機理。該研究結(jié)果提出了ETU和ZnO可協(xié)同交聯(lián)CR的新機理。

炭黑補強對輪胎膠料超彈性能影響的試驗和計算

填料粒子對彈性體力學(xué)性能有極強的補強作用，在輪胎工業(yè)中被廣泛使用。通過利用自動網(wǎng)格法測試系統(tǒng)，完成了炭黑填充的3種不同輪胎膠料的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)試驗。之后系統(tǒng)地討論了炭黑補強對其超彈性能（應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、“S”形非線性特性及某一拉伸下的應(yīng)力水平）的影響。利用試驗數(shù)據(jù)，依據(jù)第1應(yīng)變不變量放大直接評估經(jīng)典本構(gòu)模型。比較結(jié)果說明，這種模型可顯著考慮補強在某一程度上對輪胎橡膠超彈性的作用。之后，用數(shù)值研究法研究了這些補強輪胎橡膠的中等有限變形。為了獲得粒子團簇的影響，通過有限元模擬分析了彈性體膠料中炭黑粒子的不同空間分布（正常無規(guī)分散和聚合體無規(guī)分散）。試驗和數(shù)值結(jié)果的比較強調(diào)了粒子分布條件的重要性，并提出為確保材料的模擬成功，需要對其微結(jié)構(gòu)復(fù)合材料性質(zhì)進(jìn)行合理處理。

苯乙烯接枝共聚在新鮮天然橡膠膠乳上形成的納米基質(zhì)結(jié)構(gòu)

用特丁基氫過氧化物/四亞乙基五胺作引發(fā)劑，將苯乙烯（PS）接枝-共聚到新鮮的NR（新鮮DPNR）膠乳上形成納米基質(zhì)結(jié)構(gòu)。用1H-NMR光譜儀和掃描電子顯微鏡表征由DPNR和聚苯乙烯（新鮮的DPNR-接枝-PS）組成的接枝共聚物。在適當(dāng)?shù)慕又簿蹢l件下，轉(zhuǎn)化率和接枝率分別為98%（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）和80%。用掃描電子顯微鏡觀察新鮮DPNR-接枝-PS的形態(tài)。發(fā)現(xiàn)直徑約1 μm的橡膠粒子分散在10～30 nm厚的苯乙烯基質(zhì)中。相比DPNR，通過形成納米基質(zhì)結(jié)構(gòu)，新鮮DPNR的拉伸性能得到較大改善。

新型聚酰胺6/氟橡膠熱塑性彈性體共混體的CO2激光切割試驗研究

報道了低能CO2激光切割工藝在氟橡膠（FKM）、聚酰胺6（PA6）、PA6/FKM熱塑性彈性體（TPE）及其熱塑性硫化膠（TPV）中的應(yīng)用。所研究的主要激光工藝參數(shù)為激光能、切割速度和材料厚度。測量并分析了激光切割過程中形成的頂部及底部寬度值（割縫寬度）、熔融橫截面積和每單位時間熔融體積。令人感興趣的是，相比PA6，TPE具有較小的熔融面積和單位時間內(nèi)的熔融體積。動態(tài)硫化進(jìn)一步降低了這些值。例如，PA6和TPE的熔融面積分別為510×10-3mm2和305×10-3mm2，TPV在40W激光能下下降到238×10-3mm2。FKM表現(xiàn)出最低的值（180×10-3mm2的熔融面積）。此外，通過測量切割邊緣的方根均方（RMS）粗糙度和熱影響區(qū)（HAZ）評估切割表面的質(zhì)量。所得結(jié)果表明，與PA相比，TPE的HAZ和RMS大大減小。例如，在40W激光能下，PA6的HAZ為700 μm，而TPE的則下降到230 μm。另一方面，F(xiàn)KM不存在HAZ。紅外光譜分析表明，在材料表面使用低能CO2激光后，TPE和初始聚合物沒有結(jié)構(gòu)變化。CO2激光切割在該行業(yè)是一種新技術(shù)，這一分析可提供有關(guān)切割或切割橡膠、TPE和TPV工藝參數(shù)的大量信息，有助于制造業(yè)選取適當(dāng)?shù)募す怏w系。

原位聚合有機改性合成的聚氨酯/蒙脫土納米復(fù)合材料的力學(xué)性能

采用超聲開煉機在不同用量納米粒子分散的預(yù)聚物基質(zhì)中，將醚基預(yù)聚物與異氰酸酯端基和一種二元胺擴鏈劑［4，4-亞甲基-雙（2-對氯苯胺）］反應(yīng)1 h，通過原位聚合合成聚氨酯（PU）/有機改性蒙脫土（Cloisite 30B）。在預(yù)處理碳鋼板上澆注合成聚合物，并在120 ℃下的烘箱中硫化120 ℃。用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜、X-射線衍射（XRD）和力學(xué)測試表征PU及其復(fù)合材料。含1%～3% Cloisite 30B硫化試樣的XRD分析顯示，含0.5%納米粒子的硅酸鹽層中有插層鏈段剝離。硫化剝離硅酸鹽層試樣具有最高的力學(xué)性能。發(fā)現(xiàn)相比純PU，0.5%有機黏土/PU的最終拉伸強度增大了2倍，粘合強度提高了2.3倍。此外，相比純PU，剝離結(jié)構(gòu)試樣的磨耗下降了16%。

（劉 霞 譯）

［責(zé)任編輯：翁小兵］