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》 2016，Vol.89 No.1

Rubber Chemistry & Technology

采用变形指数概念预测和模拟轮胎性能

在周期变形下，用胎面胶的滞后能量损失解释轮胎的使用性能，例如耐磨性、牵引力和滚动阻力。损耗因子（tan δ）是常用来描述能量损失的参数。有报道说动态模量影响着能量损耗和轮胎性能。发现影响能量损耗的模量通过变形指数与变形类型相关。该指数可根据轮胎性能数据，用实验方法或经有限元分析（FEA）得到。用轮胎试验测定轿车轮胎的变形指数（滚动阻力、湿路面牵引力和干路面牵引力）。利用FEA，计算滚动卡车轮胎所有单元的能量损耗和变形指数。该指数很大程度上取决于单元的位置。在轮胎组件基础上，总结了变形指数，并转化成Excel图表。该图表可用来计算各组件胶料产生的滚动阻力变化。将变形指数概念用于热力学分析，从而将全耦合迭代FEA方法简化成非迭代的计算方法。该方法的新奇点在于应用于瞬时热分析问题。例证了该方法的简便性和准确性。

橡胶的方向性本构律

方向律（也称作微-球律）以橡胶弹性理论为基础，用于拟合大应变下橡胶机械的应力-应变响应。由于其取决于材料方向，所以可以引入方向改变，以表达各向异性破坏或残余拉伸（例如由Mullins软化造成的）或各向异性应变硬化（例如结晶诱导）。当材料各向异性发生变化或当其各向异性难以推测其结果时，方向律提供了应变不变量律的相关替代方法。介绍了确定方向律的构建过程，综述了该过程的主要假设。最后讨论了文献中的最新方向律，重点讨论了这种本构框架的意义和潜力。

橡胶的导电和介电性能

综述了橡胶的导电和介电测试。可利用炭黑导电性测试，探测填料粒子的分散和连通性。它们对力学性能有显著影响。利用介电松弛光谱研究动态特性，包括局部链段动态特性和次级松弛，对某些聚合物来说是球形链模式。简单地讨论了非线性介电光谱应用的最新进展。

橡胶废料回收综述及EPDM废料回收的最新研究

由于橡胶不易分解，因此，橡胶废料的处理是重要的环境课题。橡胶废料的回收和再生对当今橡胶科学家来说是极大的技术挑战。综述了与橡胶废料回收、表征、测试和再利用相关的许多重要领域。其中包括化学和微生物脱硫，特别强调了化学脱硫反应的主要断链过程及动力学；大剪切力、热和化学助剂、反应回收脱硫橡胶废料的先进技术，表征脱硫橡胶废料组分和测试的分析技术和方法。同时，还报道了回收脱硫三元乙丙橡胶（EPDM）废料的某些技术。EPDM在全球广泛地用于制备汽车配件，其回收利用对汽车配件生产商来说十分重要。

降低轮胎滚动阻力的材料

许多国家正在立法，促进能降低温室气体排放并提高汽车燃油效率的运输技术。这些立法创造了对更耐用和高燃油效率轮胎的要求。汽车燃油价格的升高是提高汽车燃油效率的另一个驱动力。商用车辆营运商意识到燃油成本是整个运行成本的主要方面，因此，他们越来越需要能降低燃油成本的轮胎。卡车轮胎的滚动阻力占需开动重型卡车能量的1/3左右，是仅次于重型卡车发动机损失的总能耗的重要影响因素。除了轮胎结构以外，胶料的滞后性也导致了轮胎的滚动阻力，影响了汽车燃油的经济性。由于政府保护环境的法规以及消费者降低成本的需求，开发能降低轮胎滚动阻力并保持卡车轮胎胎面磨耗和耐用性的胎面胶胶料有着极大的市场需求。综述了在高温下降低橡胶胶料滞后损失，从而减小轮胎滚动阻力的材料技术。还讨论了可降低硫化胶滞后损失并减小轮胎滚动阻力的混炼方法。同时，介绍了弹性体和补强材料的进展（包括纳米粒子），重点是这些聚合物和粒子对降低高温下硫化胶滞后损失的积极作用。

抗菌外科手套进展

在与病人接触时，外科手套能为医务人员提供保护。手套的完整性对阻隔血液传播病菌非常关键。主要展望了对抗菌外科手套在刺破后降低微生物以及伤口污染物的研究进展。同时，回顾了医院里避免微生物和各种抗菌剂的传统方法，例如，金属离子和消毒染液。

含炭黑填料的天然橡胶的疲劳裂纹引发

详细研究了炭黑补强天然橡胶的疲劳裂纹引发。进行了间歇式疲劳试验，用扫描电子显微镜观察疲劳试样。该方法首先能量化不同变形程度试样的形态、空间分布和裂纹引发点变化，从而得到每一个变形试样的一些统计数据。可用X-射线能量分散光谱对杂质导致的裂纹进行化学性质分析。疲劳破坏通常首先出现在炭黑聚集体或氧化物（例如ZnO）上。然而，这两种具有不同裂纹引发机理的杂质，在大多数时间下，只在炭黑聚集体上产生裂纹，之后是导致破坏的裂纹扩展。两者的差别可能是因为炭黑聚集体相比ZnO杂质拥有更强的内聚力以及与基质有较强的粘合所致。

炭黑分散测试的进展

有许多文献证明，填料分散性显著影响了橡胶性能。然而，还没有一个能精确测试分散的方法。通过提出新的试验技术并回顾几种现存的在不同长度尺度下测量分散的技术，试图填补对分散理解的认识空白。某些方法（例如电阻）只能探测导电炭黑网络，其他方法则考虑了包括矿物质填料和化学品在内的所有胶料的配合剂。较详细讨论的方法之一是填料表面轮廓的测试，它是以非接触光学干涉测量法原理为基础的。在高分辨率场致发射扫描电子显微镜图像基础上，详细回顾了其他的方法。使用以上不同方法测评了不同分散程度的多种橡胶胶料，解释并讨论了这些数据。

环化负荷粒子补强弹性体部件的热力学分析：试验和有限元模拟

弹性体部件通常在使用过程中要承受周期负荷。弹性体部件因其较大的伸长率和显著的阻尼特性而得到应用，其中后者源于非弹性材料性质。结合周期负载条件，材料的非弹性性能产生机械能损耗，其转化成热能，在弹性体部件中生热。对弹性体热-力学偶合的试验和数值理解是预测弹性体部件温度上升的前提。提出了对周期负载哑铃形弹性体部件的试验和数值研究。根据有限元方法，利用有限元非线性黏弹性和与温度及变形有关的热容热力学材料模型计算哑铃形弹性体部件的生热。将3种不同负荷频率的模拟结果（表面温度变化）与试验数据进行了比较。

用3种不同降解方法生产液态环氧NR

环氧天然橡胶 （ENR）拥有较高的相对分子质量，从而限制了其可溶解性和加工性。对许多潜在的应用场合来说（例如粘合剂和涂料），ENR需要降解，使其链长较短，形成液体ENR（LENR）。比较了3种制备LENR的方法∶力学混炼、过氧化二硫化钾引起的化学降解和紫外线辐射（UV）引起的光氧化。所有这些方法以不同速率和不同机理通过由自由基分解ENR。在用这些方法生产的LENR中，观察到了甲酮、乙醛、羧酸、酯和内酯基团。然而，利用UV降解形成了氢化呋喃结构。降解期间，环氧基团受到的影响不显著，这表明，链断主要通过-C=C-键发生。光谱分析揭示，双键的消耗与过氧化二硫化钾及UV辐射引起的降解程度有关。用双辊开炼机塑炼，制备了具有较大不饱和度和较少极性基团的LENR；因此，很可能由-C-C-单键断裂引起了显著的断链。比较反应时间，由UV降解得到更多的LENR。正如所期望的那样，氧浓度的增大，导致产生更多自由基，从而能引起一些偶合反应。

利用聚（甲基甲基丙烯酸酯）/聚乙烯亚胺核壳纳米粒子吸收天然橡胶胶乳中可抽水蛋白质

利用不含乳化剂的胶乳聚合方法，制备聚（甲基甲基丙烯酸酯）/聚乙烯亚胺（PMMA/PEI）核壳纳米粒子。扫描电子显微镜和透射电子显微镜得到的显微照片显示，其具有核壳形态的球形形状，其中PMMA为核，而PEI为壳。表明PMMA/PEI纳米粒子具有吸收新鲜田间天然橡胶胶乳乳清中蛋白质的能力。吸收的驱动力主要借助于纳米粒子表面上PEI链的质子化氨基基团和NR粒子上磷脂或蛋白质分子间的静电相互作用。乳清中蛋白质下降率约是50%，其取决于PMMA/PEI纳米粒子的用量和混合时间。为了进行比较，还用两种另外抽提的乳清、高氨保存的浓缩NRL和泰国NRL（具有不同的初始蛋白质含量及pH）研究了纳米粒子降低蛋白质含量的能力。还研究了硫磺预硫化高氨保存浓缩NRL中PMMA/PEI纳米粒子的性能。其相应的胶片可抽出蛋白质下降了50%，拉伸强度和拉断伸长率分别为25.5 MPa和715%。

《橡胶化学与工艺》 2016，Vol.89 No.2

Rubber Chemistry & Technology

评定过氧化物硫化天然橡胶中配合剂作用的方法：表面响应法

利用表面响应法，评估了过氧化物硫化天然橡胶中各种配合剂（包括氧化锌、防老剂、活性助剂、油和填料）的作用。用3水平4因子面心中心组合设计方法，获得了硫化胶性能与配合剂用量的关系。选择的4个因子为填料与油的比例以及氧化锌、防老剂和活性助剂的用量。在整个试验中，填料和油的比例保持不变。测试了硫化胶的力学性能∶拉伸强度、伸长率、100%定伸应力、撕裂强度、硬度、压缩永久变形（70 ℃和100 ℃下的）及交联密度。用得到的回归公式模拟这些性能，绘出响应表面和等高线图。

氢化液体天然橡胶的合成和性能

液体天然橡胶（LNR）是低相对分子质量的聚合物，由在主链上带有相似单体的天然橡胶（NR）降解而成。氢化LNR（HLNR）由LNR合成而成，其中的p-甲苯硫酰肼（TSH）经热解作用而形成二胺。在氢化作用后，傅里叶转换红外和核磁共振谱显示了碳-碳不饱和键的主峰变化，可确定产物结构。凝胶渗透色谱法表明，由于氢化作用期间链的降解，HLNT拥有比LNR（Mw＜105）和NR(Mw＞106)都低的相对分子质量（Mw＜104）。通过控制反应参数，获取目标转换率（＞90%）。TSH/LNR的比率为3:1对在130 ℃下6 h后获得高氢化反应率是最佳的。热重分析表明，氢化过程提高了LNR的降解温度。光学显微镜证实，HLNR对提高天然橡胶/聚苯乙烯共混体的相容性起到增容剂的作用。

共混比和SBR类型对白炭黑填充的SBR/NR胎面胶胶料的影响

研究了SBR和NR的共混比及SBR类型[乳聚SBR(E-SBR）或溶聚SBR(S-SBR)]对白炭黑填充的胎面胶胶料性能的影响。结果显示，随着NR比例的增大，胶料和硫化胶的硫化时间及大部分力学和动态性能（例如拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、磨耗性能和湿路面耐滑性）都下降，但观察到了拉断伸长率和抗裂纹增长性能的提高。加入NR后发现，力学和动态性能变差主要是由于在高温混炼期间NR发生热降解造成的。相比E-SBR，S-SBR在许多方面赋予了更优越的性能，即较高的定伸应力和较大的磨耗及湿路面耐滑性，以及较低的生热和滚动阻力。然而，E-SBR比S-SBR具有更大的撕裂强度。

利用次氯酸钠氯醚化提高NR胶乳的耐燃油性

NR是疏水性的，不能存储、运输或与烃类化合物接触。有一种增加NR亲水性的简单方法∶利用次氯酸钠对NR胶乳进行氯醚化反应。发现只获得了氯醚化NR，其副产物可忽略。研究了次氯酸钠用量、盐酸浓度、表面活性剂用量和反应时间对NR中氯醚含量的影响。相比未改性NR，含有11%氯醚的氯醚化NR在柴油和汽油中的耐溶胀性分别提高了将近2倍和3倍。表征了氯醚化NR的热和力学性能，发现其与初始NR的相似，表明氯醚化NR可以出色地替代NR。该方法有很多优点，例如原材料成本低，加工生产比传统方法更容易、更环保，增加了氯醚化NR在不同领域中应用的可能性。

弹性体纳米粒子对改善SBR/NR复合材料湿路面耐滑性的影响

如何在改善轮胎胎面胶湿路面耐滑性的同时降低滚动阻力，对橡胶技术人员和橡胶工业来说都是非常重要的。通过改善丁苯橡胶/天然橡胶（SBR/NR）复合材料的动态性能，研究了直径约80 nm的辐射硫化弹性体粒子、超细硫化粉末丁腈橡胶（UFPNBR）。注意到，UFPNBR粒子可提高-10～20 ℃范围内SBR/NR复合材料的tan δ值，同时还可降低50～70 ℃范围内tan δ值。这表明，UFPNBR粒子不仅能改善SBR/NR复合材料的湿路面耐滑性，还可降低其滚动阻力。另一方面，当UFPNBR在8份用量以下时，UFPNBR能改性SBR/NR复合材料的性能，用其制备的轮胎在高温中也具有安全使用性，并具有动态性能，以及良好的拉伸强度、撕裂强度和疲劳性能。

通过胶乳混合法和原位硅烷化提高含碳纳米管填料天然橡胶复合材料的导电性和填料分散性

用熔融法和胶乳混合法，制备了碳纳米管(CNT)填充的天然橡胶(NR)复合材料。还用硅烷偶联剂[即（三乙氧基丙基）四硫化物（TESPT）]对CNT进行了原位官能化反应，以改善CNT表面和橡胶分子间的填料-橡胶相互作用。利用衰减全反射（ATR）-傅里叶转换红外（FTIR）光谱仪并通过复合材料性能的改善，确定CNT表面上TESPT分子的接枝。测试拉伸性能以确定复合材料中CNT的补强效率。同样还测试了复合材料的导电性，确定橡胶基质中CNT网络（或连接的导电CNT路径）的形成。结果表明，用乳化混合法制备的复合材料（特别是与TESPT混合）比用熔融混炼法制备的复合材料具有较好的拉伸性和导电性。在胶乳/CNT复合材料中，含0.55份CNT的材料逾渗阈值最低。添加TESPT后，利用原位官能化，CNT在橡胶基质中形成三维网络。还利用温度扫描应力松弛测量，证实了加入TESPT后填料-橡胶相互作用的增强，同时显示了松弛模量、松弛光谱以及交联密度的变化。

机械缠结和高能相互作用在SBR/硅烷处理白炭黑复合材料补强中的作用

评价了含长链和断链硅烷改性白炭黑SBR复合材料中，聚合物与两种补强历程填料的机械缠结及能量相互作用的重要性。为了将机械补强作用与高能量作用分开，系统调节了白炭黑粒子的表面能，制备了相同和不同表面能的填料。在小应变振荡试验和单轴拉伸试验中，利用温度扫描分析了相互作用。结果表明，硅烷的链长对高能填料-填料和填料-聚合物间的相互作用具有显著影响，但从这些试验中没有观察到填料-聚合物间机械缠结的差异。然而，动态应变扫描试验表明，拥有长链硅烷的复合材料比短链硅烷复合材料的填料网络断裂率（Payne效应）低。这一性能与存在于填料结构上长链硅烷的机械缠结有关。

用多壁碳纳米管填充聚异戊二烯橡胶复合材料制备的柔性油传感器

事故或有目的的排油会产生严重的污染，但如果使用适当的检查设备就可阻止其发生。报道了含多壁碳纳米管（MWCNT）的3种橡胶（天然橡胶、丁基橡胶和丁苯橡胶）复合材料制备的新型柔性油传感器。着重介绍了用溶液混合的简单方法生产传感器，并借助于形态和结构分析证实了MWCNT在弹性体中的均匀分散。还研究了复合材料的电逾渗和半导体特性。所开发的材料显示出高于逾渗水平的良好油传感性能，填料-聚合物界面的相互作用是调整油检测能力的主要因素。试验还测试了多次弯曲后传感器的效率。

多层石墨烯的用量对氯化丁基橡胶纳米复合材料物理性能和阻燃性能的影响

将低用量的石墨烯（MLG）作为纳米粒子，补强氯化丁基橡胶。MLG由10个左右的石墨烯片组成。用双超声辅助溶液混合工艺及双辊开炼机，制备了含不同MLG用量的氯化丁基橡胶（CIIR）/MLG纳米复合材料。MLG的加入使复合材料的流变性能、力学性能、硫化性能和不透气性明显改善。仅在CIIR中加入3份MLG，就将其杨氏模量提高了2倍，并使O2和CO2的透气率下降了30%。较高纳米填料用量可进一步改善纳米复合材料的性能。另外，CIIR/MLG纳米复合材料表现出较好的阻燃性。

通过钴催化剂制备乙烯聚丁二烯：利用乙烯基团的硫醇烯改性调节其性能

利用能够改善性能的不同类型后聚合作用，可以很容易地改性带有侧烯基官能团的弹性体。报道了利用钴催化剂以及通过硫醇烯反应的乙烯官能团改性制备聚丁二烯（PB）。利用辛酸铝[Co（oct）2]以及二乙基氯化铝（DEAC）和三乙基铝（TEAL）作共催化剂，在环己烷中进行了丁二烯聚合反应。评价了不同参数的影响，例如，催化剂和共催化剂的用量、单体用量以及反应温度对丁二烯（BD）聚合的影响，并确定了聚合物中乙烯的最佳用量。利用1H核磁共振（NMR）和傅里叶转换红外光谱分析了PB中的微结构。利用凝胶渗透色谱法分析聚合物的相对分子质量和多分散性（D）。根据Mark-Houwink公式，由特性黏度（η）计算黏均分子量。用卞基硫醇作硫醇剂以及2,2'-偶氮二异丁腈作引发剂，通过硫醇烯反应改性合成的乙烯-PB。利用1H NMR证实了硫醇烯的改性。用测角器表征硫醇改性PB的表面特性。搭接剪切试验表明，硫醇烯改性的PB在金属-橡胶粘接中具有较好的粘接强度。

路易斯酸/碱加合物在含白炭黑橡胶复合材料中的硅烷化催化剂作用

含白炭黑填料的橡胶在老化后通常存在加工性问题。因此，复合材料的硫化性能和加工特性的平衡与综合是非常重要的。控制硅烷化过程是解决这类问题的关键因素之一。研究了利用含硼原子的路易斯酸/碱加合物作硅烷化的催化剂，将催化剂、三苯膦-三苯甲硼烷络合物（PB-络合物）或吡啶三苯甲硼烷络合物（NB-络合物）混入橡胶复合材料中，发现在不妨碍加工性的同时，其可改善高温和低温下的tan δ平衡。试验结果表明，使用催化剂能有效地硅烷化，对平衡硫化前后的性能很重要；PB-和NB-络合物即使在混炼过程中也可用作有效硅烷化催化剂。当有机溶剂中存在或不存在PB络合物时，白炭黑与硅烷偶联剂间的模型反应结果证实了催化剂可加速硅烷化。

利用极性化学品抑制NR的贮存硬化

极性化学品（如，苯酚、二乙基乙二醇和盐酸羟基胺）可抑制天然橡胶（NR）的贮存硬化。在添加二乙基乙二醇和盐酸羟基胺后，观察到NR的凝胶含量和相对分子质量都下降了，但在添加苯酚后则没有发现明显的变化。用五氧化磷加速贮存试验研究含有这些极性化学品的NR的贮存硬化行为。含有苯酚的NR的凝胶含量、门尼黏度和华莱士可塑度值在加速贮存硬化期间明显提高，当含有二乙基乙二醇时，这些值逐渐增大；当加入盐酸羟基胺时，则很稳定。用于抑制NR贮存硬化的极性化学品的有效性排序依次为盐酸羟基胺、二甲基乙二醇和苯酚。加速贮存硬化过程中网络形成的机理与NR分子链末端的磷脂有关。由傅里叶转换红外光谱进行的分子结构分析表明，除了极性外，羟基胺通过与磷脂的化学相互作用而抑制了NR的贮存硬化。

（刘 霞 译）

[责任编辑：翁小兵]