海外橡胶期刊摘要精选

海外橡胶期刊摘要精选

《橡胶化学与工艺》2015， Vol. 88 No.1

Rubber Chemistry & Technology

预测弹性体使用期的加速老化技术

弹性体须长期（几年或几十年）置于空气或高湿环境中，时常发生降解。对弹性体使用寿命的估算通常涉及到其在高温下的加速老化结果的外推。评述了与这类研究相关的几个潜在问题，并提出了解决这些问题的实验及理论方法。强调了验证降解数据的时间-温度叠加的重要性，其反映了降解过程的总体特性在加速升温下保持不变。描述了在加速老化条件下，扩散限制氧化（DLO）增加时产生的扰乱效应，表明通过测量或确定氧渗透系数（Pox）和氧消耗速率（φ）可以模拟DLO数值。DLO可以影响Pox和φ的测量值，并导出置信值。此外，还讨论了消除DLO影响的几个试验设计方法。可以用由高温到接近常温得到的φ值外推空气老化材料的加速老化结果，具有较高的置信度。很多研究业已表明，随着老化温度的下降，Arrhenius外推偏向较低的活化能。还提出了潮湿环境中材料加速老化外推的最佳方法。

在大变形下的模拟非线性黏弹性能

开发了一个简单的模型用以描述橡胶材料在大变形下的非线性黏弹行为，用Langevin-Chain弹簧替代典型Kelvin-Voigt模型中的线性弹簧。该模型拥有简单的数学结构，而且仅有3个材料参数。该模型可在大范围内（从线性到非线性）获取聚合物黏弹性能的主要特征。

用可变口型流变仪分析EPDM的过氧化物交联（一）：第3单体浓度和过氧化物用量的影响

通过可变口型流变仪、NMR松弛和动态力学热分析研究了过氧化物硫化的EPDM（三元乙丙橡胶）性能和网络结构。依据橡胶弹性理论，转矩测量结果反映了过氧化物硫化的EPDM网络结构中通过结合反应（Ccom）产生的化学交联键及加成反应（Cadd）产生的化学交联键，以及缠结密度和网络缺陷对整体交联密度（CEN）的影响。随着过氧化物用量的增大，总体交联密度（Ctot）线性增大。ENB（第3单体）用量的增大有助于提高过氧化物的交联效率，但使EPDM的二烯转化率下降。CEN取决于第3单体的含量，在低过氧化物用量下，也对Ctot起主要作用。此外，Ccom和Cadd与过氧化物用量呈线性相关性，后者也受到ENB用量的影响。

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/白炭黑纳米复合材料的硫化动力学和性能

分析了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）/白炭黑纳米复合材料的硫化动力学和性能。结果表明，白炭黑的存在影响了SBS的硫化反应，由于SBS/白炭黑纳米复合材料有较高的活化能，所以其完全硫化需要额外的热量。用扫描电子显微镜/能量色散X-射线光谱仪、原子力显微镜和拉伸试验方法表征了试样。通过在SBS基质中添加不同用量的白炭黑纳米粒子，SBS/白炭黑纳米复合材料的拉伸强度、硬度和耐磨性大幅提高；然而，与纯SBS硫化胶相比，白炭黑纳米粒子使硫化胶的模量和拉断伸长率下降。

低聚物树脂对白炭黑补强胎面胶牵引性和滚动阻力的影响

研究了客车轮胎丁苯橡胶胎面胶胶料中的白炭黑的补强效果，旨在更深入地了解低聚物树脂的有益影响。预测的主要轮胎性能指标为实验室测量的滚动阻力和（湿路面）耐滑性。测试了不同用量下（即2份、4份和6份）的3种树脂：聚萜树脂、萜烯酚醛树脂和纯乙烯-芳香碳氢树脂。利用实验室动态力学性能分析（DMA）、门尼黏度、硫化仪及拉伸和硬度试验分析这些树脂在橡胶中的性能及胶料的加工性能。DMA研究表明，树脂和橡胶胶料与所用低用量树脂部分相容。通过tan δ损耗因子与温度的关系，可预测轮胎湿路面耐滑性和滚动阻力。树脂的tan δ峰向较高温度的偏移，是改善轮胎湿路面耐滑性能的原因。在滑路面滑动范围内（0 ℃～30 ℃）的最大改善约35%。60 ℃下tan δ（显示滚动阻力）的改善归因于填料粒子间相互作用的下降。这一点也由Payne效应的下降得到证实。在滚动阻力温度范围内可最大改善约15%，这取决于选择的具体树脂。

乙烯基硫脲和氧化锌交联氯丁橡胶的机理

研究了乙烯基硫脲（ETU）和ZnO并用交联氯丁橡胶（CR）的机理。检验了ETU和ZnO分别交联及并用交联CR的机理。用光谱仪和物理表征方法，研究其他标准橡胶促进剂及具有与ETU相似结构和功能的化合物交联CR的机理。该研究结果提出了ETU和ZnO可协同交联CR的新机理。

炭黑补强对轮胎胶料超弹性能影响的试验和计算

填料粒子对弹性体力学性能有极强的补强作用，在轮胎工业中被广泛使用。通过利用自动网格法测试系统，完成了炭黑填充的3种不同轮胎胶料的准静态力学试验。之后系统地讨论了炭黑补强对其超弹性能（应力-应变关系、“S”形非线性特性及某一拉伸下的应力水平）的影响。利用试验数据，依据第1应变不变量放大直接评估经典本构模型。比较结果说明，这种模型可显著考虑补强在某一程度上对轮胎橡胶超弹性的作用。之后，用数值研究法研究了这些补强轮胎橡胶的中等有限变形。为了获得粒子团簇的影响，通过有限元模拟分析了弹性体胶料中炭黑粒子的不同空间分布（正常无规分散和聚合体无规分散）。试验和数值结果的比较强调了粒子分布条件的重要性，并提出为确保材料的模拟成功，需要对其微结构复合材料性质进行合理处理。

苯乙烯接枝共聚在新鲜天然橡胶胶乳上形成的纳米基质结构

用特丁基氢过氧化物/四亚乙基五胺作引发剂，将苯乙烯（PS）接枝-共聚到新鲜的NR（新鲜DPNR）胶乳上形成纳米基质结构。用1H-NMR光谱仪和扫描电子显微镜表征由DPNR和聚苯乙烯（新鲜的DPNR-接枝-PS）组成的接枝共聚物。在适当的接枝共聚条件下，转化率和接枝率分别为98%（摩尔分数，下同）和80%。用扫描电子显微镜观察新鲜DPNR-接枝-PS的形态。发现直径约1 μm的橡胶粒子分散在10～30 nm厚的苯乙烯基质中。相比DPNR，通过形成纳米基质结构，新鲜DPNR的拉伸性能得到较大改善。

新型聚酰胺6/氟橡胶热塑性弹性体共混体的CO2激光切割试验研究

报道了低能CO2激光切割工艺在氟橡胶（FKM）、聚酰胺6（PA6）、PA6/FKM热塑性弹性体（TPE）及其热塑性硫化胶（TPV）中的应用。所研究的主要激光工艺参数为激光能、切割速度和材料厚度。测量并分析了激光切割过程中形成的顶部及底部宽度值（割缝宽度）、熔融横截面积和每单位时间熔融体积。令人感兴趣的是，相比PA6，TPE具有较小的熔融面积和单位时间内的熔融体积。动态硫化进一步降低了这些值。例如，PA6和TPE的熔融面积分别为510×10-3mm2和305×10-3mm2，TPV在40W激光能下下降到238×10-3mm2。FKM表现出最低的值（180×10-3mm2的熔融面积）。此外，通过测量切割边缘的方根均方（RMS）粗糙度和热影响区（HAZ）评估切割表面的质量。所得结果表明，与PA相比，TPE的HAZ和RMS大大减小。例如，在40W激光能下，PA6的HAZ为700 μm，而TPE的则下降到230 μm。另一方面，FKM不存在HAZ。红外光谱分析表明，在材料表面使用低能CO2激光后，TPE和初始聚合物没有结构变化。CO2激光切割在该行业是一种新技术，这一分析可提供有关切割或切割橡胶、TPE和TPV工艺参数的大量信息，有助于制造业选取适当的激光体系。

原位聚合有机改性合成的聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的力学性能

采用超声开炼机在不同用量纳米粒子分散的预聚物基质中，将醚基预聚物与异氰酸酯端基和一种二元胺扩链剂［4，4-亚甲基-双（2-对氯苯胺）］反应1 h，通过原位聚合合成聚氨酯（PU）/有机改性蒙脱土（Cloisite 30B）。在预处理碳钢板上浇注合成聚合物，并在120 ℃下的烘箱中硫化120 ℃。用傅里叶转换红外光谱、X-射线衍射（XRD）和力学测试表征PU及其复合材料。含1%～3% Cloisite 30B硫化试样的XRD分析显示，含0.5%纳米粒子的硅酸盐层中有插层链段剥离。硫化剥离硅酸盐层试样具有最高的力学性能。发现相比纯PU，0.5%有机黏土/PU的最终拉伸强度增大了2倍，粘合强度提高了2.3倍。此外，相比纯PU，剥离结构试样的磨耗下降了16%。

（刘 霞 译）

［责任编辑：翁小兵］