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 4

Rubber Chemistry & Technology

综合数值、有限元和实验法优化用水蒸气硫化中压橡胶绝缘电缆生产工艺的方法第2部分　数值模拟和反向分析

介绍了基于基因算法（GA）优化和热传递有限元计算的广泛综合性数值模型。采用数值分析法评价中压电缆在经工业级过氧化物交联后的最终交联程度。假定电缆内层欠硫是由整个管道长度的可变水蒸气温度分布引起的，绝缘体厚度上的交联密度的预测数值与实验测定值之差即可减小。为了减小实验测定的硫化程度与数值预测值之间的差别，采用了GA优化法实现最佳拟合，而不采用快速下降法、标准最小二乘法。这些因为目标函数无法分析获取，而方法不适用于这种条件。假定电缆在4种不同条件下硫化，通过电缆外层到内层的未分解过氧化物的差示扫描量热分析（DSC）获取了实验交联程度。GA法使用了特别精巧的快速策略，由在每次迭代时总数分为2个小组的分组组成，它取决于合理的个体拟合度（优化策略）。这种综合数值实验方法可以优化胶料中的过氧化物用量，并比较了使用不同过氧化物的胶料性能。得到交联程度与水蒸气管中测量的温度差相互关系的一致性。依据电缆参数，通过提高质量的可靠性及减少废品可自动推算生产条件。

氢化丁腈橡胶的高活性和可再生铑催化剂

将Rh（铑）物质加入到鞣酸、中间交联剂和稳定剂接枝的胺基-白炭黑上，制备可再生非均相铑催化剂（MTS-T-Rh），并用X-射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜、X-射线光电子光谱法和诱导偶合等离子充分表征。讨论了鞣酸在改善非均相催化剂活性和稳定性方面的重要性。鞣酸是由化学键与Rh-活性点螯合的稳定剂，它增强了Rh纳米粒子和白炭黑间的相互作用。在溶液中，评估了丁腈橡胶的催化剂氢化作用。MTS-Rh在120 ℃和3.0 MPa H2下8 h后，碳-碳双键达到约96%转化率和100%的选择性。相比Rh/SiO2（白炭黑），所制备的MTS-T-Rh催化剂可再生性极大改善，丁腈橡胶氢化时产生了约11%的去活化，而Rh/SiO2的则为53%。

十二碳烯基丁二酸酐交联环氧化天然橡胶的后凝胶反应研究

在160 ℃下，等温硫化含有十二碳烯基丁二酸酐（DDSA）交联剂和二甲基苄基胺（DMBA）催化剂的环氧化天然橡胶的预凝胶胶料（称作ENR 50），反应进程由热分析［差示扫描量热法和热重分析（TGA）］和红外光谱（傅里叶转换精密-红外和衰减全反射）跟踪。发现对于交联相关的反应热和环氧树脂基团的消失而言，硫化反应都是一级反应。因为有大量的邻近OH基团形成，环氧基团的数量下降比与酐反应所预期的数量更多。TGA 数据表明，预凝胶胶料在高温下的厌氧降解比未交联弹性体大得多，DMBA催化剂的存在促进了其厌氧降解程度。

异丁烯与异戊二烯的阳离子共聚合：过程动力学和动力学常数的测定

在甲基氯化物环境中，用三氯化铝作催化剂时，对异丁烯与异戊二烯阳离子聚合（IIR）动力学进行了理论描述。根据共聚合（异丁烯转化率曲线）动力学和IIR共聚合物分子量表征的试验数据，确定过程动力学常数。通过比较理论计算的试验相对分子质量、独立特性和IIR不饱和度，确定了IIR共聚合工艺动力学理论描述的适用性。

热塑性聚氨酯和聚二甲基硅氧烷橡胶共混体的反应性相容

研究了聚合物化学相容剂乙烯-共-甲基丙烯酸酯（EMA）对不同共混比热塑性聚氨酯（TPU）/聚二甲基硅氧烷橡胶（PDMS）共混体力学性能、动态性能、相形态、粘合和流变性能的影响。使用熔融共混技术制备相容共混体。力学性能的提高以及共混体中分散PDMS微区的减小，证实了EMA对TPU-PDMS共混体的增容效应。通过测试力学性能（例如贮存模量、损耗模量和阻尼因子），评价了EMA对TPU/PDMS共混体的相容效应。蠕变试验表明，共混体的相容性能促进较好的尺寸稳定性。应力松弛研究表明，相比不相容共混体，含精细PDMS橡胶微区的相容共混体贮存模量下降幅度较小。流变分析表明，加入EMA可减小共混体组分间的界面滑移，同时证实了作为聚合物反应性相容剂的EMA对TPU-PDMS橡胶共混体有相容性影响。

橡胶状材料的典型应变能函数和本构试验

讨论了不可压缩橡胶状材料的4种典型应变能密度（SED）函数，即neo-Hookean、Mooney-Rivlin、Yeoh和Ogden。给出了上述SED函数的单轴、平面（纯剪切）和等轴变形模式下的应变-应力关系以及这3种特殊变形模式下拉伸数据转换为压缩数据的计算公式。提出了判断由不同方法获得的试验数据正确性的3个近似标准。发现在这6组数据中，用提出的标准判断Treloar数据是最合理的。使用Treloar数据的不同组合确定这些SED函数的参数。使用由ABAQUS提供的曲线-拟合工具，分析了3种特殊试验对测定不同SED函数参数的影响。发现这些单轴拉伸数据对已完全能确定neo-Hookean、Yeoh和一次Ogden模型，而单轴和等轴数据对确定Mooney-Rivlin和Ogden（N=2，3）模型是必要的，平面数据对确定所有提到的SED函数的参数都不是必要的。

通过α-蒎烯模型胶料方法研究NaН与丁基橡胶结构单体的反应机理

我们用丁基橡胶（IIR）的小分子模型胶料α-蒎烯模拟氢化钠（NaH）与IIR的异戊二烯结构间的反应。同时，我们用活性碳阴离子中心提供了有关IIR改性反应的反应机理和反应程度的参考数据。用这种方法研究了IIR的可能化学改性反应途径。1H核磁共振结果表明，α-蒎烯和IIR的结构单体拥有非常高的相似度。NaH不仅能在烯丙基位与α-蒎烯发生取代反应，而且还能产生双键加成反应。取代反应的程度比加成反应的程度高。反应时间、NaH的量以及不同碳阴离子受体也可极大地影响反应的程度。傅里叶转换红外光谱结果表明，马来酸酐经历了开环反应，而不是双键加成反应。这意味着，所产生的碳阴离子主要攻击马来酸酐分子结构上的C=O键，向α-蒎烯的分子结构中引入极性官能基团和不饱和双键官能基团。

含活性填料网络橡胶状弹性体的分子处理

对天然橡胶/丁苯橡胶中炭黑体系的试验观察和模型预测的比较表明，需要进一步开发基于管状约束的熵模型。特别是活性填料体系能引入约束，其影响力应当考虑。通过填料粒子周围的结合橡胶层及填料束断裂和应变振幅效应的研究，拓展了最初由Teramoto提出的有限扩展单链模型。所得的模型包括聚合物基质熵状态的描述符、仿射形变和仿真状链变形以及管径。在中等和高应变下，模型能更为精确地预测应力-应变曲线形状。

低温氟弹性体在发动机燃油中的相容性研究

在125 ℃的发动机燃油JP-8和JP-8+100中，评估了4种过氧化物硫化的氟弹性体（FKM）试样（氟含量不同，耐低温），燃油中浸渍的时间为7～35 d。关键因素为氟含量、FKM化学结构和发动机燃油JP-8+100添加剂体系。FKM老化后变硬，拉伸强度和拉断伸长率下降。体积溶胀随浸泡时间的增加而增大，而由平衡溶胀测定的化学交联密度的变化都很小。JP-8+100添加剂体系有增硬和增大体积溶胀的作用，引起性能轻微下降。可能基本添加剂攻击亚乙烯基氟基团造成氟损失。氟含量低的FKM带有柔性侧链，因而受添加剂体系的影响较小，其具有最低的玻璃化转变温度（Tg接近-30 ℃）。与发动机燃油接触，材料的体积溶胀在可接受范围内。

填料网络与SSВR/炭黑/白炭黑复合材料补强和动态性能的相关性

“绿色轮胎”在生产过程中常用白炭黑部分替代炭黑。尽管白炭黑替代炭黑改善了炭黑分散性，进而可改善轮胎性能，但还没有发现填料网络和胶料性能间的定量关系。因此，重点研究了填料网络结构及其与胶料补强的相互关系。制备了炭黑和炭黑/白炭黑以不同用量比补强的溶聚丁苯橡胶（SSBR）。为了尽可能消除交联变化产生的影响，明确填料并用对填料分散和填料网络结构的影响，未使用轮胎工业中常用的硅烷。Kraus模型和Huber-Vilgis模型能推导定量预测公式，即质量分型维度df。发现当替代的白炭黑用量增大时，填料束接枝减少，同时补强效应增强。适当比例的白炭黑替代减少了填料网络，改善了胶料的动态性能，包括较低的滚动阻力和较好的湿路面耐滑性。当填料中的白炭黑比例太高时，观察到胶料有较多的填料网络，导致补强效果下降，动态性能减弱。

利用SАXS和АFМ测定含白炭黑补强SВR胶料的填料结构

利用小角度X射线散射（SAXS）和原子力显微镜（AFM），研究了2种溶聚丁苯橡胶（S-SBR）中白炭黑粒子网络的结构。分析了含不同白炭黑用量的S-SBR胶料，并与充油橡胶进行了对比。研究采用SAXS定量分析高填料用量胶料中白炭黑一次粒子和粒子束结构的方法。提出了一个比广泛使用的Beaucage模型更为合理的改进结构模型，能更可靠地量化白炭黑结构。另外，采用AFM独立表征了填料结构。由两种方法获取的粒子束和粒子大小非常一致，支持了所提出的方法。从粒子的大小和结构来看，SAXS和AFM的协同应用能更可靠地表征一次粒子和粒子束。依据先前发表的文献对这些结果进行了比较和讨论。

（刘霞译）

［责任编辑：翁小兵］