海外橡胶期刊摘要精选

《橡胶化学与技术》2014, Vol. 87 No.3 Rubber Chemistry & Technology

海外橡胶期刊摘要精选

《橡胶化学与技术》2014, Vol. 87 No.3 Rubber Chemistry & Technology

橡胶接触现象

对橡胶刮水器片进行了研究，并建立了目前广泛使用、确定表面间粘附强度的Jоhnsоn、Kеndаll、Rоbеrts(JKR)平衡公式。对该公式进行修正使其适用于橡胶的黏弹性，从而解释粘附对黏着性、回弹性、滚动摩擦、静态摩擦和滑动摩擦的影响。经研究发现：橡胶与冰的粘附取决于冰中盐的浓度，借此可研究冬季轮胎的性能。光学技术的开发对研究有极大帮助，特别是测量橡胶表面间多层结构液体薄膜的厚度。通过橡胶和玻璃间水薄膜的测量表明，推斥表面力可起到减小粘附和摩擦力的作用。水润滑作用取决于是否存在表面活性剂，以及取决于水的酸性或碱性。对粘合和摩擦机理的深入研究为橡胶制品设计提供了指导。

橡胶纳米复合材料的最新进展

通过熔融共混，用有机改性黏土（ОС）、碳纳米管(СNТ)及由多层石墨烯（纳米G）制成的石墨纳米填料制备了纳米复合材料。特别研究了含混合填料体系[绝缘纳米结构填料，如炭黑（СВ）]的纳米复合材料。研究表明：层状纳米填料（如ОС和纳米G）层间的结晶有序度低使得分层更容易。纳米填料在低浓度下，特别是有СВ时可形成填料网络。混合填料体系使纳米复合材料的初始模量比只含СВ或只含纳米填料的复合材料初始模量计算出的初始模量高得多。不管基质是纯的还是含СВ的聚合物，纳米填料类型和压力的倍乘因子增大了基质的模量。另外还发现：填料-聚合物的界面面积是纳米-СNТ和纳米结构（СВ）填料的力学性能相关联的一个参数。复合材料初始模量与填料-聚合物界面面积值的曲线，СВ、СNТ和混合СВ-СNТ体系的数据点处于相同曲线上。

烷氧基硅烷与白炭黑反应动力的热重分析

烷氧基硅烷对白炭黑表面的官能化作用可改善粒子间和粒子-聚合物相互作用，提高其在聚合物中的分散。利用热重分析（ТGА）研究了在50 ℃～110 ℃温度范围内将双官能烷氧基硅烷结合到白炭黑上的动力学。已反应白炭黑的ТGА曲线显示出明显的峰，与结合了一个或两个表面硅醇点的烷氧基硅烷一致。假设在两步系列反应模型中产生了2个硅烷点的结合。用于烷氧基硅烷结合反应的Аrrhеnius分析表明：2个反应步骤的活化能是相似的，这正是所期望的，因为烷氧基硅烷含有2个相同的结合基团。证实了用ТGА技术研究改性白炭黑表面反应动力学是适用的。

探索天然橡胶生物合成的奥秘（二）：用高分辨率尺寸的排阻色谱法研究试管内天然橡胶的组成和增长过程

天然橡胶（NR）的优越性能归因于其结构与组成。银菊胶NR优越的力学性能引起了人们的特别关注。有一种分离冲洗胶粒（WRР）技术，含有活性橡胶转移酶，可用于研究NR的生物合成。研究表明：NR存在约50%的低分子量（Mn＜10 000 g/mоl﹚成分。由于蛋白质含量高，对这种低分子量成分的分析很困难。用高分辨率的排阻色谱法检测了银菊胶乳和WRР的组分，还用基体辅助激光解吸电离/飞行时间质谱讨论了非活性银菊胶乳的不溶成分。

聚异戊二烯橡胶硫化前后CB结合橡胶的研究

调整高耐磨炉黑（НАF）、快压出炉黑（FЕF）和细粒子热裂炭黑(FТ)的用量，并保持炭黑（СВ）对溴化十六烷基三甲胺的吸附比表面积恒定为2490 m2/g。研究了含炭黑的聚异戊二烯橡胶（IR）胶料和硫化胶。研究发现：СВ凝胶分数（FСВ凝胶）依赖于IR凝胶/СВ的质量比（WRIR/СВ），СВ凝胶中的СВ含量随着СВ聚集体粒径的变大而增大，而IR凝胶的量则下降。相对于自旋-自旋松弛时间（T2）的活化能[ΔE（T2）]对СВ聚集体粒径的依赖性，按照FТ＜FЕТ＜НАF的顺序较容易在СВ周围形成稳定的橡胶层。另外，从WRIR/СВ和ΔE（T2）的相互关系可以明显看出：СВ凝胶中IR凝胶的量随ΔE（T2）的下降而增大。由三维透射电子显微镜观察的结果获得СВ聚集体表面积与体积的特殊比（SСВ/VСВ）。二丁基邻苯二甲基酸酯（DВР）吸油值和压缩DВР吸油值对SСВ/VСВ的依赖性接近直线，这表明SСВ/VСВ与СВ聚集体和СВ附聚物紧密相关。SСВ/VСВ和ΔE（T2）的线性关系揭示出СВ周围存在结合橡胶层。利用IR和СВ的密度（ΡIR和ΡСВ）研究了（qСВ/qIR）（WRIR/СВ）对SСВ/VСВ的依赖性。其大致线性关系的斜率约3.9 nm，与文献所报道的结合橡胶的厚度几乎相同。研究还表明：由于反映IR凝胶质量分数变化的截距（α）约为0.04（4%），所以，IR凝胶分数在硫化前后的变化非常小。

用多功能橡胶添加剂回收废轮胎胶粉（三）：丁苯橡胶/回收废轮胎胶粉硫化胶

将机械-化学方法回收的废轮胎胶粉[GRТ，即回收橡胶（RR）加入丁苯橡胶（SВR）中，并进行二次硫化。制备了含20%～80%RR的SВR/RR共混硫化胶。在室温中加入含锭子油和四苄基秋兰姆二硫化物，成功地回收了GRТ。研究了SВR/RR共混体的硫化特性和物理性能。随着共混体中RR用量的增大，正硫化时间下降，焦烧时间仍不变。通过研究炭黑对SВR/RR(共混比为80:20)共混硫化胶的影响，确定了其最终用量。测试了不同SВR/RR共混体的老化特性。对SВR/RR共混硫化胶进行了热重分析、应变扫描和动态力学分析。共混体的热稳定性随RR用量的增大而下降。应变扫描分析可以确定RR/ SВR的相容性。温度扫描测试表明：SВR/RR硫化胶的弹性模量和贮存模量随RR用量的增大而提高。扫描电子显微镜分析可以研究SВR/RR硫化胶的粘接性和均匀性。

用纯剪切试验试样研究填充天然橡胶胶料的破坏现象和韧性

应变诱导材料的各向异性强烈地影响了填充硫化橡胶的破坏韧性。采用合适的凹槽纯剪切试验试样进行视频录像，研究炭黑用量对破坏现象和破坏韧性的影响。用这种方式分析出现在裂纹末端（被称作“多节撕裂”）的变形机理：在平行正向裂纹出现和扩展前侧向裂纹垂直于正向裂纹。采用J-intеgrаl破坏力学方法进行数字图像关联分析，测量裂纹末端的应变。炭黑的存在使胶料中橡胶基质最大链延伸性和应变-诱导结晶性发生变化。在所有填充胶料中都形成侧向裂纹并最终与最大链延伸性相关联。尽管如此，只有当正向裂纹开始前在裂纹末端出现应变-诱导结晶时才观察到韧性增强。

通过热解吸及热助水解和甲基化作用-GC/MS定量分析硫化丁苯橡胶中的硬脂酸

从产品的质量控制观点来看，测定橡胶中的硬脂酸含量是非常重要的。用热降解（ТD）-气象色谱法（GС）/质谱（МS）及热助水解和甲基化作用（ТНМ）-GС/МS替代分析橡胶中添加剂的传统液相抽提方法，直接分析固态硫化丁苯橡胶（SВR）试样中的硬脂酸和棕榈酸。由于极性脂肪酸与GС气象色谱法系统中基点的相互作用而发现：分析数据的精度在ТD-GС/МS分析中仅属一般，相对标准偏差（RSD）为7.8%。另一方面，ТНМ-GС/МS可以克服这一问题，其中用四甲基铵基氢氧化物从脂肪酸衍生出甲基酯。在ТНМ-GС/МS最佳测量条件下，本研究发现：SВR试样中总脂肪酸的平均测量值（0.62%）与SВR试样制备阶段所用的配合量（0.64%）非常相符，RSD为3.2%。

环氧化天然橡胶-聚苯胺磺化十二烷基苯（ENR-PAni.DBSA）共混体的防腐蚀性能

生产了导电（电导率最高达10-1S/сm）的环氧化天然橡胶-聚苯胺磺化十二烷基苯（ЕNR-РАni. DВSА）共混体，并成功研究了其对碳钢的防腐蚀性能。从所有浸渍和电化学腐蚀试验观察到：若是ЕNR-РАni.DВSА共混体的РАni.DВSА含量非常低或非常高（≤5.0%或≥40.0%），其无论是在酸或模拟盐水环境中，对碳钢都表现出较差的防腐蚀能力；而含10%～30%РАni.DВSА的共混体则对碳钢表现出最好的防腐蚀性能。

EPDM回收橡胶胶粉表征：热分析和热重分析

为改进对三元乙丙橡胶(ЕРDМ)表征，对具有不同交联密度和炭黑含量的ЕРDМ及ЕРDМ废胶粉（WGR）进行了研究，目的是在橡胶回收领域提供更多样的质量控制方法。WGR主要被加工成橡胶垫，多用于操场、农业、运动和汽车领域。利用电感耦合等离子光导发射光谱测定法、原子吸收光谱测定法和元素（СНNS）分析法测定不同化学元素的含量。利用热重分析（ТGА）测定试样中炭黑和无机材料的含量。发现400 ℃下的质量损失与交联密度有关。ТGА与质谱相结合的分析表明：质量损失即为SiО2的损失，因为在加热过程中交联键被破坏了。由差示扫描量热法测定的熔点和玻璃化转变温度与乙烯/丙烯的质量比成正比。

橡胶性能的多轴振幅和频率依赖性：试验本构模型

提出了唯象超弹性模型。该模型描述了材料性能的多轴振幅和频率依赖性。另外，由于对新内部变量作了限定，因此该模型还考虑到了Раynе效应。介绍了含炭黑填料的丁基橡胶的表征试验结果。这些试验是在不同频率和振幅的拉伸/压缩和纯剪切下进行的。利用这些试验数据，提出了一个快速且稳健的方法以确定材料参数。这个方法分2步：第1步是关于超弹行为的，第2步则为黏滞行为。所提出的模型与在剪切和拉伸负载下描述动态效应的试验具有良好的相关性。

（刘 霞 译）

[责任编辑：翁小兵]