海外橡胶期刊摘要精选

《橡胶化学与技术》2014, Vol. 87 No.2 Rubber Chemistry & Technology

聚异戊二烯橡胶纳米复合材料中具有高形状各向异性纳米石墨的填料网络及其与炭黑的协同作用

用具有高比表面积和高形状各向异性的纳米石墨与炭黑（CB）一起制备聚异戊二烯橡胶（IR）纳米复合材料。拉伸性能和动态力学性能测试证明：纳米石墨在较低用量下在纯IR中可形成填料网络，并在有CB存在的情况下，可在较低用量下形成复合填料网络。这两种碳的同素异形体间存在协同作用：含两种填料的复合材料的初始模量值比只含CB或只含纳米石墨的复合材料的初始模量的加合计算值高得多。

氯丁橡胶中促进剂的流变性能和力学性能的QSPR研究

使用基于定量结构性能相互关系（QSPR）的数字模型，分析了氯丁橡胶中促进剂的分子结构与其流变性能和力学性能的关系。QSPR模型揭示了影响硫化机理的材料结构。QSPR可以促进更快速地设计新型氯丁橡胶硫化剂的分子结构。用2个流变性能（焦烧时间和最佳硫化时间）和3个力学性能（100%定伸应力、硬度和拉断伸长率）校准了回归数学模型。利用14种促进剂的试验值计算模型，并采用不同的策略进行了验证。所有导出模型具有良好的拟合度（R2值范围为84.5～98.7）和令人满意的预测能力。另外，得出了一些关于特殊结构特征和所分析流变性能和力学性能间相互关系的假设。由于使用了较少量的促进剂校准模型，所以这些假设应给予进一步的研究和证明。

丁腈橡胶O形圈在液压油中的使用寿命测试

通过9种不同温度和4种不同浸泡时间下的加速老化，测定了置于液压油中的丁腈橡胶O形圈的使用寿命。还测试了其拉伸性能（伸长率和低应变模量）、体积溶胀、压缩永久变形和化学交联密度（溶剂溶胀法）。按Arrhenius方程计算的活化能在52～65 kJ/mol范围内，比丁腈橡胶在空气环境中的热老化低了大约20～30 kJ/mol。用50%伸长率损失作破坏判据，计算出O形圈在23 ℃下的使用寿命为15 a。这与50%压缩永久变形和化学交联键增加约30%相一致。热重分析表明：用矿物油及其添加剂替代增塑剂可提高降解O形圈的总无机含量。除了额外的硫和钠以外，能量色散谱仪证明胶料还存在磷、氯和钾。液压油添加剂很可能经较低能量通道加速丁腈橡胶硬化，从而促使O形圈降解。

新鲜天然橡胶胶乳HAF/白炭黑/纳米黏土“三元”母炼胶和HAF/白炭黑“二元”母炼胶

建立含炭黑/白炭黑/纳米黏土三元填料的天然橡胶（NR）胶乳母炼胶的标准工艺。通过改进凝聚工艺将填料、纳米黏土、炭黑和白炭黑加入到新的NR胶乳中。胶乳与填料分散体混合后，立即加入酸进行凝聚。含有填料的凝聚物在70 ℃的空气烘箱中干燥，以获取含填料胶乳母炼胶，之后用传统方法进一步加工。只含白炭黑/炭黑的母炼胶比相应干的共混胶表现出更高的硫化程度。力学性能（例如拉伸强度、定伸应力、撕裂强度、耐磨性和硬度）随共混胶中纳米黏土的含量增大而增强，但用量达到5份后变化就很小了。观察到，含3～10 份纳米黏土的所有母炼胶的tan δ值都比较低，与含炭黑/白炭黑（用量比为25:25）的对比干燥胶相当。相比传统混炼胶，母炼胶所表现出的力学性能和动态性能的改善都被认为是与填料分散相关的因素造成的。从分散分析仪图像、X-射线衍射图及较高的硫化程度得到的数据皆可证明。

处理方法和白炭黑粒径对白炭黑补强弹性体复合材料力学性能的影响

实验性地研究了用常压火焰等离子体（APFP）和环氧硅烷(ES)进行白炭黑表面改性，以改善白炭黑（体积40%，平均直径2.2 μm、12.4 μm、26.6 μm和110 μm）补强弹性体复合材料的力学性能。复合材料的拉伸强度（TS）随白炭黑平均直径的减小而明显增强。当白炭黑直径为2.2 μm,时，复合材料的TS约为基体的1.4倍（2.52 MPa）。另外，相比基质的TS，经APFP和ES处理的白炭黑补强复合材料的TS分别增加8.8%～13.3%和9.9%～12.5%。较大的白炭黑粒径通常能产生较好的表面处理效应。当直径为26.6 μm时，与基质（0.88 MPa）相比，复合材料的拉伸模量（TM）约是它的2倍，而经APFP和ES处理的白炭黑补强复合材料比基质的TM分别增加15.6%～22.8%和21.1%～25%。传统硅烷偶联剂的表面处理有些缺点，例如要使用有机溶剂。APFP是改善力学性能的一种快速、经济及环保的方法。

利用有限元模拟预测含纳米复合材料的载重卡车子午线轮胎的滚动阻力

轮胎滚动阻力（RR）是轮胎的关键性能参数。降低滚动阻力是减少燃油消耗的决定性因素，可通过改变结构设计和胶料配方实现。主要利用橡胶的非线性黏弹性能，用适合的软件代码来评价轮胎的RR。研究人员开发了一个滚动阻力代码，用它预测含纳米复合材料的载重卡车子午线轮胎的滚动阻力。利用本研究开发的滚动阻力代码，通过后处理，用材料弹性应变能与损耗正切的乘积评估轮胎的能量耗散。使用工业软件，通过稳态滚动模拟获取弹性应变能。在实验室用动态力学热分析仪测量损耗正切和应变在两个参考温度下的关系。导出了温度公式，引入了温度对损耗能的影响，观察到滚动阻力模拟和试验结果间具有良好的相关性。采用有机黏土和炭黑或有机黏土和白炭黑双重填料体系与天然橡胶和聚丁二烯橡胶并用胶，制备本研究所用的纳米复合材料。使用羧基丁腈橡胶作相容剂，以促使黏土在橡胶基质中的分散。有限元模拟所预测的含双重填料胎面胶料纳米复合材料的滚动阻力与通常含炭黑或白炭黑胎面胶料的滚动阻力相比有显著改善。

天然橡胶环氧官能团和硅烷偶联剂对白炭黑补强效果的协同效应

天然橡胶中的极性官能度对白炭黑补强效果具有显著影响。研究了在没有双-（三乙氧基甲硅烷基丙基）四硫化物（TESPT）偶联剂的情况下，不同环氧化程度的环氧化天然橡胶（ENR），以及ENR与不同用量TESPT的并用情况，使人们更好地认识影响白炭黑填充ENR胶料性能的各种因素。综合所有性能来看，优化加工性能、减少填料-填料相互作用及提高硫化速度的最佳组合方法是将环氧化程度为20%～30%的ENR与少量TESPT（即白炭黑用量的2%～4%）并用。与传统NR胶料相比，这样做可使TESPT用量减少约60%～80%。而在传统NR胶料中，TESPT的最佳用量为白炭黑用量的9%。

表面改性白炭黑上形成的结合橡胶动力学的热重分析

利用热重分析研究了在110 ℃～150 ℃温度范围内双-烷氧基硅烷偶联剂（CA）改性白炭黑表面形成结合橡胶的动力学。结合橡胶的产生归因于聚合物链与白炭黑表面上CA分子所形成的大量非极性相互作用点的直接结合。反应过程动力学模型表明：结合橡胶形态在高于110 ℃时发生变化。

环氧化低分子量聚合物对含白炭黑和炭黑补强天然橡胶性能的影响

研究了含白炭黑和炭黑补强天然橡胶（NR）胶料中环氧化低分子量天然橡胶（ELMWNR）对胶料加工性能、力学性能和动态力学性能的影响。在胶乳状态下，用过碘酸解聚环氧化NR制备不同环氧化含量的ELMWNR（分子量为50 000～60 000 g/mol）。用1H NMR核磁共振法分析其化学结构和实际环氧化程度。将0～15 份ELMWNR作为相容剂加入到含填料的NR胶料中。ELMWNR的加入降低了胶料黏度和Payne效应，即白炭黑填充胶料的填料-填料相互作用。白炭黑-硅烷胶料与含28%（摩尔分数）环氧化物的胶料（ELMWNR-28）的黏度相当。当ELMWNR-28用量为10 份时，白炭黑填充硫化胶可获得最佳力学性能。相反，将ELMWNR加入到炭黑填充胶料后仅显示出增塑效应。在NR中加入ELMWNR，会产生第2个玻璃化转变温度并影响其动态力学性能。较高的环氧化物含量致使橡胶硫化胶在轮胎通常的使用温度范围内具有较高的损耗角正切值。

用超小角度X-射线散射研究白炭黑填充橡胶中的絮凝作用

利用超小角度X-射线散射技术监测加入S-SBR（溶液聚合丁苯橡胶）和BR（聚丁二烯橡胶）并用胶中的两种不同类型白炭黑[高分散白炭黑（HD）和普通白炭黑（CV）]在硫化过程中的絮凝作用。根据修正的统一公式计算白炭黑聚集体的临界长度Rss和质量分型尺寸Dm（表示聚集体的絮凝程度）。估计聚集体半径Ra与较低的临界长度Rss有关，说明了质量分型结构的回转半径。对两种白炭黑来说，Ra在硫化过程中增大。观察到，CV的Dm增大，而没有发现HD的Dm明显增大。CV的Ra比HD的Ra相对高一些。另一方面，CV显示出比HD更低的Dm。这些结果表明：CV拥有较大的聚集体尺寸，而且其聚集体的聚集程度较低。当双-（三乙氧基甲硅烷基丙基）四硫化物（TESPT）为白炭黑与橡胶间的偶联剂时，降低了白炭黑的聚集体半径。然而，在没有TESPT时，观察到低质量分型尺寸，即聚集体的聚集程度低。这是由于白炭黑聚集体较低的迁移性（依赖于聚集体的大小）。白炭黑用量也对絮凝过程有影响。聚集体的半径随白炭黑用量的增大而增大。同时，在较高白炭黑用量下发现较高的质量分型尺寸，即较高的聚集程度。

（刘 霞 译）

[责任编辑：翁小兵]