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(cè)彈性體使用期的加速老化技術(shù)

彈性體須長(zhǎng)期（幾年或幾十年）置于空氣或高濕環(huán)境中，時(shí)常發(fā)生降解。對(duì)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(píng)述了與這類研究相關(guān)的幾個(gè)潛在問題，并提出了解決這些問題的實(shí)驗(yàn)及理論方法。強(qiáng)調(diào)了驗(yàn)證降解數(shù)據(jù)的時(shí)間-溫度疊加的重要性，其反映了降解過(guò)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(kuò)散限制氧化（DLO）增加時(shí)產(chǎn)生的擾亂效應(yīng)，表明通過(guò)測(cè)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(cè)量值，并導(dǎo)出置信值。此外，還討論了消除DLO影響的幾個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法?？梢杂糜筛邷氐浇咏氐玫降摩罩低馔瓶諝饫匣牧系募铀倮匣Y(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(gè)簡(jiǎn)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(jiǎn)單的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，而且僅有3個(gè)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(guò)氧化物交聯(lián)（一）：第3單體濃度和過(guò)氧化物用量的影響

通過(guò)可變口型流變儀、NMR松弛和動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析研究了過(guò)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(cè)量結(jié)果反映了過(guò)氧化物硫化的EPDM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中通過(guò)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(duì)整體交聯(lián)密度（CEN）的影響。隨著過(guò)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(guò)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(guò)氧化物用量下，也對(duì)Ctot起主要作用。此外，Ccom和Cadd與過(guò)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(dòng)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(dòng)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(yàn)方法表征了試樣。通過(guò)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(qiáng)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(zhǎng)率下降。

低聚物樹脂對(duì)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)胎面膠牽引性和滾動(dòng)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(bǔ)強(qiáng)效果，旨在更深入地了解低聚物樹脂的有益影響。預(yù)測(cè)的主要輪胎性能指標(biāo)為實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的滾動(dòng)阻力和（濕路面）耐滑性。測(cè)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?。利用?shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析（DMA）、門尼黏度、硫化儀及拉伸和硬度試驗(yàn)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(guò)tan δ損耗因子與溫度的關(guān)系，可預(yù)測(cè)輪胎濕路面耐滑性和滾動(dòng)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(dòng)范圍內(nèi)（0 ℃～30 ℃）的最大改善約35%。60 ℃下tan δ（顯示滾動(dòng)阻力）的改善歸因于填料粒子間相互作用的下降。這一點(diǎn)也由Payne效應(yīng)的下降得到證實(shí)。在滾動(dòng)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(jī)理

研究了乙烯基硫脲（ETU）和ZnO并用交聯(lián)氯丁橡膠（CR）的機(jī)理。檢驗(yàn)了ETU和ZnO分別交聯(lián)及并用交聯(lián)CR的機(jī)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(jī)理。該研究結(jié)果提出了ETU和ZnO可協(xié)同交聯(lián)CR的新機(jī)理。

炭黑補(bǔ)強(qiáng)對(duì)輪胎膠料超彈性能影響的試驗(yàn)和計(jì)算

填料粒子對(duì)彈性體力學(xué)性能有極強(qiáng)的補(bǔ)強(qiáng)作用，在輪胎工業(yè)中被廣泛使用。通過(guò)利用自動(dòng)網(wǎng)格法測(cè)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(yàn)。之后系統(tǒng)地討論了炭黑補(bǔ)強(qiáng)對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)，依據(jù)第1應(yīng)變不變量放大直接評(píng)估經(jīng)典本構(gòu)模型。比較結(jié)果說(shuō)明，這種模型可顯著考慮補(bǔ)強(qiáng)在某一程度上對(duì)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(bǔ)強(qiáng)輪胎橡膠的中等有限變形。為了獲得粒子團(tuán)簇的影響，通過(guò)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(wú)規(guī)分散和聚合體無(wú)規(guī)分散）。試驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果的比較強(qiáng)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(duì)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(guò)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(guò)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(yàn)研究

報(bào)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(cè)量并分析了激光切割過(guò)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(shí)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(shí)間內(nèi)的熔融體積。動(dòng)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(guò)測(cè)量切割邊緣的方根均方（RMS）粗糙度和熱影響區(qū)（HAZ）評(píng)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(jī)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(jī)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(kuò)鏈劑［4，4-亞甲基-雙（2-對(duì)氯苯胺）］反應(yīng)1 h，通過(guò)原位聚合合成聚氨酯（PU）/有機(jī)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(cè)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(jī)黏土/PU的最終拉伸強(qiáng)度增大了2倍，粘合強(qiáng)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］