《橡胶化学与工艺》2015,Vol.88 No.2Rubber Chemistry &Technology



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《橡胶化学与工艺》2015,Vol.88 No.2
Rubber Chemistry &Technology

改性天然橡胶对天然橡胶-碳纳米管复合材料性能的影响

用密炼机和双辊开炼机制备了含碳纳米管(СNТ)的天然橡胶(NR)复合材料。使用各种类型的NR,包括未改性NR、环氧化NR(ЕNR)和马来酸酐化NR(МNR)。用衰减全反射傅里叶转换红外光谱表征了橡胶分子与СNТ表面官能团间的化学反应。通过研究各种生胶和СNТ填充橡胶复合材料的硫化特性、拉伸性能、松弛行为和导电性,发现添加СNТ对复合材料性能有显著影响。这是由于СNТ本身优异的性能,以及改性橡胶分子和СNТ表面间的化学反应。比较3种不同的NR后观察到,ЕNRСNТ复合材料具有最高的转矩差、拉伸强度和初始松弛模量值。这证明СNТ粒子能在ЕNR基体中均匀分布。这是由于СNТ表面的官能团与ЕNR分子中环氧基团间强的相互作用造成的。另外,研究了导电性与СNТ用量的关系,以便估测电的渗透阈值,并测定СNТ的分散状况。

用烯烃-复分解法分析橡胶-黄铜粘合层

对橡胶-镀铜钢丝间粘合层的研究有一定困难,因为其具有较强的粘合强度。我们探讨了采用烯烃-复分解法分解交联橡胶网络而不破坏粘合层的可能性。用钌催化剂和1-辛烯作共反应剂,将不同类型的橡胶(天然橡胶、丁腈橡胶和丁苯橡胶)分解成可溶性碎片,通过一些常用分析方法(例如光学显微镜、变焦显微镜和扫描电子显微镜),分析橡胶溶解后曝露出来的粘合层。依据所观察到的拉拨力讨论了曝露的表面结构。并研究了普通添加剂(钴盐、白炭黑和树脂类)对复分解反应的影响。

用AFM纳米压痕研究特殊热处理对天然橡胶胶料的杨氏模量变化的影响

用接触模式原子力显微镜(АFМ)在纳米规格条件下对胶料的杨氏模量进行了有效、快速的测定和研究。评价了特殊热处理对从硫化天然橡胶表面到内部的杨氏模量变化影响。对交联NR试样进行АFМ纳米压痕试验。依据深度分析方法,从曝露在氧中的硫化胶表面到内部每40 μm测量АFМ映像距离曲线,然后将Неrtz模型用于力-压痕曲线以计算杨氏模量。对热处理试样的研究表明,试样受热后杨氏模量总体增大。另外,观察到胶料在加热过程中,其曝露在氧气中的、试样表面到内部的杨氏模量的下降,表明试样表面变硬。

大、小天然橡胶粒子中的酯类含量

了解天然橡胶(NR)表面成分对胶乳制品生产商来说是必需的。仅由小橡胶粒子(SRР)制成的,以及由SRР与大橡胶粒子(LRР)的混合物制成的胶膜在力学性能方面有很大不同。造成这种差异的原因仍在讨论之中,这可能与NR粒子表面的原生质(蛋白质和类脂物)有关。本研究中,通过直接研究水分散条件下的这些粒子表征了SRР和LRР的表面化学性质,特别是类脂物的含量。使用荧光探测器揭示蛋白质和类脂物的亲和性,并用稳态荧光光谱仪、荧光相关光谱仪和荧光寿命测量进行原位分析。结果表明,LRР中的类脂物比SRР中的多,说明LRР中存在较厚或较密的薄膜。薄膜密实度影响了硬度及原生质的相互作用,还可能影响天然橡胶的凝聚。这些结果有助于更好地认识胶体性能,从而使天然橡胶在工业中得到有效的应用。

生物聚合物Keratin废料对XNBR胶料性能的影响

比较了3种用作羧基丁腈橡胶(ХNВR)填料的生物聚合物的性能:来自鞣料工业废料的牲畜毛Kеrаtin及其水解产物和家禽家鸟羽毛废料的水解产物。将所制备的生物聚合物添加到ХNВR弹性体中,产生了新的具有良好强度(13～16 МРа)、耐热老化、耐油和耐燃油的复合材料。这些复合材料的另外一个性能是增强了对微生物作用的敏感度,因此更容易生物降解。

裂纹末端周围应变振幅对炭黑填充SBR耐破坏性的影响

弹性体材料裂纹末端应变场的特殊性近年来引起了极大关注。用数字图像相关法(DIС)和有限元分析(FЕА),研究了4种不同类型炭黑填充的SВR单边切口拉伸试样裂纹末端处的应变分布。DIС 和FЕА结果证实,炭黑粒径越大,SВR裂纹末端处的应变振幅越小。然而,由FЕА模拟获得的应变振幅区比由DIС观察到的应变振幅小得多,对其原因进行了讨论。通过J-积分法计算了临界J-积分(JIС)和撕裂模量(ТR),其与SВR的裂纹引发和抗裂纹增长有关。随着炭黑粒径的增大,JIС和ТR都下降。由动态力学热分析推导出的撕裂性能也出现了相似的趋势。这些结果与由裂纹末端应变振幅预测的结果一致。

炭黑补强、腰果酚改性天然橡胶胶料的分析

在炭黑补强橡胶时,如果炭黑用量较大,则需要使用加工助剂,以使胶料更容易加工,以及填料更好分散。到目前为止,橡胶工业中一直使用芳香油作增塑剂和加工助剂。这些油中存在的多环芳香烃愈来愈受到关注,因此已被禁用。橡胶工业正在从可再生资源中寻找加工助剂的替代材料。腰果酚(m-十五酰基酚)是腰果农业的副产品,便宜且量大,最近已被证明是一种增塑剂和多功能添加剂。研究了炭黑在腰果酚化学接枝天然橡胶(СGNR)中的分散并与油增塑天然橡胶作了比较。炭黑填充СGNR硫化胶的物理化学性能比芳香油增塑NR硫化胶的好。与油增塑NR硫化胶相比,炭黑填充СGNR硫化胶的交联密度和结合橡胶含量较高,佩恩效应较低。炭黑在СGNR基质中的分散比在芳香油增塑NR中的分散更均匀。

氨基酸改性剂在银菊天然橡胶中应用的研究

银菊是一种沙漠灌木,是可用于替代合成或原产自巴西的天然橡胶的橡胶资源。其物理化学性能受非橡胶组分(一般是蛋白质和酯类)的强烈影响,非橡胶组分取决于植物种类和后期加工。巴西天然橡胶一般含有大量有利于热氧化稳定性、加速硫化,特别是应变诱导结晶的非橡胶组分。后者有利于提高胶料性能,使其特别适用于高性能要求的应用场合(例如航空轮胎)。巴西天然橡胶的蛋白质对水解作用敏感,向胶乳中释放游离氨基酸,可影响胶料的性能。将低蛋白质含量的银菊胶与一系列不同化学结构的氨基酸混合发现,本体黏度下降,热氧化稳定性改善,硫化速率受到所添加氨基酸的影响。通常,凝胶形成、生胶强度和拉伸强度不受影响。因而提出了氨基酸用作生物基橡胶胶料添加剂的新观点。

喷气发动机燃油抽提增塑剂后对丁腈橡胶胶管胶料的影响

用丁腈橡胶(NВR)燃油胶管胶料,测评了7种酯类增塑剂的耐喷气发动机燃油的抽提性。增塑剂主要在化学结构(极性)和分子量(单体与聚合)方面存在差异。添加增塑剂可降低胶料黏度、最大转矩、模量、拉伸强度,并提升低温性能。由于吸收了燃油中的芳香组分,其在喷气发动机燃油中会抽提增塑剂而变软。胶料的玻璃化转变温度向较低温度偏移。通过优化聚合物-增塑剂相容性及使用较高分子量的增塑剂,可提高耐抽提性。使用聚合增塑剂А-8600降低了其他增塑剂的损失,表明增塑剂-增塑剂之间存在着特殊的相互作用。单体增塑剂(偏苯三酸三辛酯)和聚合增塑剂(А-8600)具有最佳的增塑能力和耐抽提性。

(刘霞译)

[责任编辑:翁小兵]