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.3

Rubber Chemistry & Technology

利用粒子群优化技术表征回收橡胶

为了提高摩托车手发生碰撞时的安全性，开发了用作路障保护包覆层的再生橡胶材料。该材料由轮胎废胶粉和低密度聚乙烯粘合剂经挤出工艺制造而成。对不同密度的再生材料进行压缩试验，充分描述其在高应变速率（0.057～0.570 s-1）下的力学性能，用由麦克斯韦尔黏弹性模具的超弹门尼里夫林部分和黏弹部分组成的本构模型表征该行为。通过最小二乘法拟合方法获取超弹参数，用粒子群优化（PSO）获得黏弹参数。PSO运算法则是良好的优化方法，其简单、通用、参数少，可加速优化过程。提出了一种获取黏弹模型参数的有效新方法。试验材料的行为证实了理论所得结果，验证了这种方法。

白炭黑补强的NR形态：硅烷偶联剂的影响

白炭黑在橡胶硫化胶中的良好分散很重要，因为它影响着填料-橡胶的相互作用，并进而影响制品的最终性能。研究了白炭黑补强天然橡胶（NR）在有或无白炭黑偶联剂［双（三乙氧基硅烷基丙基）四硫化物（TESPT）］时的形态。用原子力显微镜（AFM）研究了白炭黑在NR和脱蛋白NR（DPNR）中的微米和纳米分散形态。用透射电子显微镜（TEM）的特殊网络可视化技术，研究NR和DPNR中白炭黑与橡胶的相互作用。无硅烷时，因填料-聚合物相互作用弱而在白炭黑粒子周围形成空泡；有硅烷时，则因较强的填料-橡胶结合，阻止了空泡的形成。加入TESPT后，从AFM相的图像观察到了NR和DPNR硫化胶中白炭黑的微分散改善。讨论了用TEM和AFM分析的填料-橡胶相互作用与结合橡胶含量的关系及Payne效应。

甘油交联马来酸酐接枝丁基橡胶的热可逆共价交联

研究了在无催化剂的情况下用甘油交联的马来酸酐接枝丁基橡胶（MAn-g-IIR）的热可逆半酯交联键。测定了甘油与酸酐的摩尔比、混合溶剂的用量、反应温度和反应时间对酸酐酯转化率的影响。傅里叶变换红外光谱计算出的最大转换率为52.11。反应温度对转换率有着最重要影响，其次是反应时间。与初始MAn-g-IIR相比，半酯交联MAn-g-IIR的拉伸强度得到显著改善。这些大分子有规则地团束，成为各种强交联点，使力学性能大幅提高。性能的提高证实了半-酯交联键的存在。通过在179 ℃及更高温度下的压模，共价交联MAn-g-IIR可再加工，表明交联键是热可逆的。交联材料可在179 ℃下经过至少3次模压，制成均匀的胶片。

白炭黑补强环氧化天然橡胶轮胎胎面胶的性能及耐久性

很多国家已推出了轮胎标签法，立法规定了滚动阻力、湿路面抓着力和噪音目标值。美国轮胎标签还包括耐磨性。轮胎工业受这些要求的影响，正在开发新一代绿色轮胎。为了减少轮胎对环境的影响，以及在其使用周期中的碳排放，可使用非石油燃料源材料。Sumitomo橡胶工业公司使用白炭黑补强环氧化天然橡胶（ENR），制造出了更环保的非石油来源的轮胎（ENASAVE 100）。当环氧程度为25%时，ENR的玻璃化转变温度（Tg）最适合制备轮胎胎面胶。白炭黑填充ENR-25胎面胶具有较低的滚动阻力，因此降低了燃油消耗，相比高级轿车或卡车轮胎胎面胶，其提高了湿路面和冰路面的抓着力。优化耐磨性能并延长产品的耐久性是目前着重研究的问题。然而，实验室磨耗和路面轮胎磨耗间的相关性极差。利用路面和实验室磨耗的研究结果，Tun Abdul Razak 研究中心（TARRC）用光学显微镜和扫描电子显微镜（TEM）研究了胎面胶磨耗的机理。结果表明，路面轮胎磨耗机理与实验室Akron磨耗试验不同。

填料对半有效硫化天然橡胶的影响：动态性能和生热

炭黑和白炭黑一直以来被用作补强填料，但其对硫化胶动态性能和生热的影响很少见诸报道。因此，制备了不同粒径炭黑和白炭黑填充的天然橡胶胶料。由于较弱的填料网络结构和较好的分散，其Payne效应和生热随炭黑粒径的增大而逐渐下降。特别是N754填充试样显示出了最低生热值，仅为4.7℃。随着炭黑粒径的减小，硫化胶的拉伸强度和撕裂强度都有提高。SiO2填充的胶料表现出显著的Payne效应和较差的力学性能；在高应变下（＞10%），由于白炭黑表面的表面硅醇基团及由于交联密度降低，SiO2填充的胶料tan δ优于所有炭黑填充的胶料tan δ。

胶乳凝块的自粘及其物理-力学性能

研究了由深蓝大戟胶乳凝聚得到的整凝块（Cog）软物质和黏物质及其甲苯可溶馏分（TE），其可用作天然橡胶（NR）纯胶料的绿色増黏剂和多功能助剂。显然，在胶料中加入TE和Cog后可提高其粘接强度。在相同负载下，天然和工业用苯并呋喃-茚树脂的自粘性相当。然而，苯酚甲醛（无热反应的辛基苯酚甲醛）树脂在所有NR胶料中可产生最高的粘接强度。天然树脂中不同官能团（例如酯/羧基酸、碳-碳不饱和基团等等）的存在活化了体系，并降低了硫化的活化能壁垒。相比参比胶料，含5份TE的胶料的活化能下降了大约5%。然而，Cog却没有表现出具有这种硫化促进作用。天然树脂与工业用树脂在相同比例下，其未老化胶料的拉伸性能相当。含TE硫化胶在硫化后的拉伸性能保持率比含工业树脂硫化胶的好。然而，对含Cog胶来说，其拉断伸长率保持率和拉伸强度比其拉伸模量略高。

聚氨酯泡沫废料的化学降解及其交联的天然橡胶

本研究的目的是利用聚氨酯泡沫废料（w-PUfd）化学降解的副产物及其与环氧化天然橡胶（ENR）的共混体（即PENR）来改善泰国标准天然橡胶5L（STR 5L）的力学性能。因化学相互作用的增大，PENR在甲苯中的溶胀比随w-PUfd用量的增大而减小。将PENR与STR5L硫化剂在双辊开炼机上共混后，在150 ℃下硫化，研究PENR中的w-PUfd用量对STR5L硫化胶性能的影响。添加PENR后，STR5L的硫化速度指数、拉伸强度和拉断伸长率得到改善。STR5L硫化胶在甲苯中的溶胀随PENR中w-PUfd的增大而下降。当PENR中加入100份w-PUfd时，20∶80的PENR∶STR5L硫化胶具有最高的拉伸强度（约23 MPa）。这些含有w-PUfd的可生物降解硫化胶可用于制备环保且性价比高的产品。

脂肪酸改性高岭土对NR和SBR并用胶的影响

通过制备天然橡胶（NR）和丁苯橡胶（SBR）/高岭土（KC）复合材料（NR/KC和SBR/KC），研究了使用脂肪酸（SA）、棕榈酸（PA）和油酸（OA）偶联剂时，橡胶与KC间界面的相互作用。在KC粒子的表面形成单层改性剂。使用X-射线衍射（XRD）研究脂肪酸偶联剂对KC的影响。利用吸附等温技术测定改性剂含量。测试改性KC在甲苯中的沉积速率和体积。研究了NR/KC和SBR/KC复合材料的应力-应变性能及硬度。将试验结果与Cambridge Engineering Selector程序计算出的结果进行了比较。XRD谱图表明，与含改性KC胶相比，含未改性KC胶的峰强度下降，认为这是插层过程所致。SA、OA 和PA化学改性剂的最佳应用量分别是16×10-5mol/g、18×10-5mol/g和37×10-5mol/g。力学测试表明，在使用SA改性剂时，复合材料的拉伸强度最高。还研究了NR和SBR硫化胶平衡溶胀程度和动力学可溶分数。

含纳米粒子弹性体聚合物的絮凝作用：阻塞及假设动态应变的新概念

认识含填料橡胶中粒子网络的物理性质，是开发汽车轮胎及其他场合使用的低能耗胶料的关键。最新的研究显示，温度对传统玻璃质材料的影响和变形对颗粒材料、泡沫和粒子填充聚合物和脂膏性能的作用之间有类似性。本研究中，将玻璃非平衡态中结构松弛（物理老化）进行现象学处理（包括非指数和非线性特点），扩展用于模拟未交联弹性体中填料絮凝过程中出现的逐步结构中断（阻塞）。通过使用非平衡态玻璃中假设温度绘制类似曲线，形成假设动态应变的新概念，用于分析纳米粒子补强的橡胶聚合物。当系统接近稳定状态时，假设应变向实际应变收敛。含纳米粒子填料弹性体的填料絮凝过程的文献数据证明了该方法的实用性。

不同硬度硅橡胶在PEMFC阴极输出端溶液中的非原位降解

聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）要求每个电池中的垫片和密封件将反应剂气体和液体保持在其各自区域内。密封材料的耐用性对燃料电池组的使用寿命以及电化学性能很关键。研究了从PEMFC阴极收集的溶液中硅橡胶的老化过程，硅橡胶常用作燃料电池的垫片材料，邵尔A硬度为30、40和50。使用傅里叶转换红外光谱仪和电感耦合等离子原子发射光谱仪，研究试样曝露在试验环境前后一段时间的化学组成。研究表明，硅橡胶的降解是由于硅主链的化学分解和填料浸出所致。尽管具有较高硬度的硅橡胶因其填料用量大而失去较多的使用性能，但其力学性能和表面形态更加稳定且持久。

综合数值、有限元和实验-优化用水蒸气硫化中压橡胶绝缘电缆生产工艺的方法（一）：DSC和流变试验结果

工业上生产中压EPDM（三元乙丙橡胶）电缆的标准工艺是使用高温蒸气（加压水蒸气）和过氧化物交联剂。材料的交联程度达不到最佳状态，通常是由于硫化管道温度下降所致。温度变化与管道系统内水蒸气的压力波动有关。提出了优化用水蒸气硫化中压橡胶绝缘电缆生产工艺的综合数值和试验方法。该方法的数值部分基于有限元，第二部分将介绍优化基因算法（GA）。第一部分的重点是试验研究。特别是最终交联程度是用差示扫描量热法（DSC），从电缆绝缘外层到线芯的未分解过氧化物测定得到的，目的是减小数值预测和经管道蒸气-温度变化引起的交联程度之间的差别。通过在不同硫化温度下进行的标准流变仪测试，表征硫化工艺对过氧化物硫化橡胶动力学-反应常数的初步评估。现有数值、动态模型用于测定硫化胶的流变曲线，可以确定用于有限元计算的部分-反应动力学常数。

溶解氧对橡胶/金属复合材料用工业氯化橡胶胶浆完整性的影响

使用电化学电阻光谱仪（EIS）研究Chemlok 205底涂的性能。此底涂可用于水中的橡胶/金属复合制品。在充气和脱气的系统中观察其电阻性能。通过Nyquist和Bode EIS曲线解释涂层性能。使用由谱图得来的等效电路模型描述涂层的降解过程。所得数据表明，于充气水中的涂覆试样，其电阻显著下降，之后出现腐蚀腔。使用Nyquist和Bode曲线得到的数据模拟描述整个涂覆降解过程的等效电路。3种不同等效电路可显示出其在充气系统中的降解过程，表明涂覆电阻随曝露时间的增加而下降。然而，脱气涂层系统并非如此。发现脱气涂层在试验期间能保持较高的涂覆电阻值并具有良好的粘合性。对Chemlok 205胶浆在充气和脱气水系统中涂覆电阻变化和耐气泡性的比较表明，溶解氧是涂层粘合失效的重要原因。在碱性环境中试验后进行傅里叶转换红外光谱仪分析，表征碱性介质中涂层受阴极极化作用后的情况，证实了由氢氧化物腐蚀引起的胶浆的化学降解。该分析表明底涂中的酸性苯酚基团与碱性氢氧离子的中和反应导致生成了酚盐。

充油热塑性弹性体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯中的橡胶油与抗黄变性能间的关系

研究了充油聚苯乙烯-嵌段-聚丁二烯-嵌段-聚苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）中的橡胶油组分和抗黄变性能之间的关系。试验结果证明，橡胶油决定了充油SBS的抗黄变性，而且其与SBS无关。含石蜡橡胶油的SBS的抗黄变性能比含环烷橡胶油的SBS好。除了橡胶油中的部分氢化芳香烃外，重环烷烃可能是引起橡胶油和充油SBS变黄的另一个因素。

（刘 霞 译）

［责任编辑：翁小兵］