基于离子超分子网络实现自修复天然橡胶的制备

将甲基丙烯酸锌（ZDMA）或聚（甲基丙烯酸锌）低聚物（PM）引入到天然橡胶中,同时并用炭黑/白炭黑与天然橡胶共混,制备一种具有自修复性能的耐屈挠疲劳橡胶。研究结果表明,与PM相比,ZDMA可形成以离子交联为主的可逆超分子网络,赋予了硫化胶更好的自修复功能,当其用量为40份（质量）时硫化胶的自修复效率最高,接近100%。不饱和羧酸盐（ZDMA或PM）与传统填料（炭黑和白炭黑）并用时,PM仅在前期可有效抑制裂纹的扩展,ZDMA可明显提高材料的耐屈挠疲劳性能,当m（ZDMA）/m（炭黑）为20/40时硫化胶的耐屈挠疲劳性能最好。     

白炭黑/炭黑复合填充对NR性能的影响

在白炭黑和炭黑填料总量一定的情况下,研究了不同白炭黑/炭黑配比对NR性能的影响。结果表明,白炭黑用量增加,NR硫化速率下降,体系中炭黑填料网络被破坏且白炭黑-橡胶间较弱的相互作用也会对NR硫化胶力学性能产生一系列影响。DMA结果表明,加入20~25份白炭黑对提高硫化胶的抗湿滑性和降低滚动阻力最为有效。     

纳米凹凸棒土/炭黑复合填料对天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶并用胶性能的影响

研究纳米凹凸棒土/炭黑N770/炭黑N330复合填料中纳米凹凸棒土/炭黑N770用量比对天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)/顺丁橡胶(BR)并用胶性能的影响。结果表明:采用纳米凹凸棒土/炭黑N770/炭黑N330复合填料时,随着凹凸棒土用量增大,并用胶的F_L和F_(max)增大,硫化速度减慢,物理性能、耐磨性能和耐屈挠性能提高;纳米凹凸棒土/炭黑N770用量比为30/15时,并用胶的综合性能较优异。与添加其他无机填料(陶土、轻质碳酸钙和白炭黑)/炭黑复合填料的并用胶相比,添加纳米凹凸棒土/炭黑复合填料的并用胶拉伸强度和撕裂强度较高,耐屈挠性能较好,耐磨性能稍差。     

不同填料对丁苯橡胶硫化胶应力软化效应的影响

研究炭黑、白炭黑和白炭黑/硅烷偶联剂TESPT填充丁苯橡胶硫化胶的应力软化效应,并通过扫描电子显微镜表征填料在胶料中的分散程度,探讨填料-填料相互作用、橡胶-填料相互作用、循环加载拉伸及恢复条件等因素对硫化胶应力软化效应的影响。结果表明:炭黑填充硫化胶的应力软化效应最强,白炭黑填充硫化胶的应力软化效应最弱,加入硅烷偶联剂TESPT后白炭黑填充硫化胶的应力软化效应增强;白炭黑填充硫化胶的应变能恢复程度最高,炭黑填充硫化胶次之,白炭黑/硅烷偶联剂TESPT填充硫化胶最低。     

交联密度对天然橡胶动态性能的影响

研究了交联密度对分别用炭黑和白炭黑补强的天然橡胶硫化胶动态力学性能、压缩屈挠性能的影响。结果表明：提高交联密度可以降低炭黑或白炭黑补强的天然橡胶硫化胶的损耗因子,减少压缩屈挠生热,提高橡胶材料的耐疲劳性能。     

偶联剂Si-69对白炭黑填充EPDM硫化胶网络结构和物理性能的影响

本工作通过溶胀法测定了白炭黑填充的三元乙丙橡胶(EPDM)硫化胶的表观交联密度1/Q和橡胶-填料间的相互作用程度。考察了硅烷偶联剂(Si-69)对白炭黑填充 EPDM硫化胶网络结构和物理机械性能的影响。试验结果表明,Si-69可使EPDM胶料的门尼粘降低,焦烧时间延长,1/Q提高,并增强橡胶-填料间的相互作用,从而改善了胶料的加工性能和某些物理机械性能。     

炭黑/白炭黑双相填料的配比对溶聚丁苯橡胶性能的影响

考察了用白炭黑取代部分炭黑作为填充剂对溶聚丁苯橡胶(SSBR)硫化胶物理机械性能和动态力学性能的影响。结果表明,采用炭黑/白炭黑双相填料可以提高SSBR硫化胶的物理机械性能和动态力学性能,原因在于双相填料增强了填料与橡胶大分子之间的相互作用,提高了填料在橡胶基质中的分散性。当用20份白炭黑与30份炭黑组成双相填料时,SSBR硫化胶的各项性能达到最佳。     

白炭黑/炭黑混合填料对氟橡胶/硅橡胶共混胶性能的影响

采用沉淀白炭黑和高耐磨炭黑作为氟橡胶/硅橡胶共混胶的填料.研究以不同质量比混合的沉淀白炭黑和高耐磨炭黑对氟橡胶/硅橡胶共混胶的硫化特性、门尼粘度、力学性能、耐热老化性能和耐油性能的影响,并通过RPA分析表征填料-填料的相互作用,采用SEM表征白炭黑/炭黑混合填料在氟橡胶/硅橡胶共混胶中的分散性.结果表明,随着混合填料中白炭黑所占比例的增大,氟橡胶/硅橡胶共混胶的硫化转矩升高,焦烧时间(t10)缩短,正硫化时间(t90)延长,门尼粘度增大.氟橡胶/硅橡胶共混胶的力学性能,耐热老化性能和耐油性能都随着混合填料中白炭黑用量增多而提高.RPA分析表明,全部采用白炭黑补强的共混胶Payne效应最明显,炭黑补强的共混胶Payne效应最弱.SEM分析表明,白炭黑在共混胶中分布比炭黑更加均匀,填料聚集体粒径较小.     

白炭黑补强天然橡胶/高反式-1，4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶并用胶性能的研究

以天然橡胶(NR)/高反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶(TBIR)并用胶为对比,研究白炭黑补强NR/TBIR并用胶的性能。结果表明:NR/TBIR混炼胶和白炭黑补强NR/TBIR混炼胶的强度分别较NR混炼胶和白炭黑补强NR混炼胶提高;随着TBIR用量增大,NR/TBIR硫化胶和白炭黑补强NR/TBIR硫化胶的压缩永久变形和DIN磨耗量分别较NR硫化胶和白炭黑补强NR硫化胶减小,耐屈挠疲劳性能和耐伸张疲劳性能大幅提高,静摩擦因数和动摩擦因数增大;白炭黑补强NR/TBIR硫化胶较白炭黑补强NR硫化胶的白炭黑聚集体平均粒径减小,白炭黑在橡胶基体中的分散性改善。     

炭黑对SSBR-T2000R屈挠疲劳的影响

通过改变炭黑的种类及用量,考察了炭黑粒径、结构度、用量对SSBR-T2000R屈挠性能及断面形貌的影响,并与乳聚丁苯橡胶ESBR-1502作了对比。结果表明,炭黑粒径对SSBR-T2000R屈挠性能有一定影响,粒径太小,炭黑对橡胶分子的吸附力大,使得承受应力的橡胶链段不能很快地通过分子运动产生应力松弛;粒径太大,对SSBR-T2000R硫化胶的补强作用差,强度低,屈挠疲劳性能降低。结构度对SSBR-T2000R屈挠性能的影响比ESRB-1502大。结构度高,SSBR-T2000R屈挠断面较不平整。SSBR-T2000R硫化胶的屈挠疲劳寿命随着炭黑用量的增多先增大后减小,炭黑用量在15份左右时硫化胶的耐屈挠性能最好;炭黑对SSBR-T2000R的补强效果高于对ESBR-1502的,从而使SSBR-T2000R的耐屈挠性能提高较快。     

不同填料填充集成橡胶对复合材料动态粘弹性能的影响

研究炭黑、双相填料和白炭黑对集成橡胶（SIBR）动态粘弹性能的影响。结果表明：SIBR胶料的门尼粘度,结合胶质量分数与低场核磁共振曲线均能表征填料与橡胶基体间的相互作用程度,且三者之间存在着一致的相关性;与白炭黑和双相填料相比,炭黑与橡胶基体之间具有最强的相互作用;3种填料中,双相填料在橡胶中具有最弱的填料网络结构,白炭黑具有最强的填料网络结构。     

不同材料对缺气保用轮胎支撑胶性能的影响

研究高顺式聚丁二烯复合橡胶（VCR）、炭黑、补强树脂、硫黄和促进剂对缺气保用轮胎支撑胶性能的影响。结果表明：在支撑胶中增大炭黑或硫黄的用量,胶料的交联密度增大;VCR、炭黑、补强树脂、促进剂和硫黄用量的增大均可提高硫化胶的硬度和定伸应力,炭黑用量的增大可提高硫化胶的拉伸强度和抗破坏能力,但硫黄用量的增大则导致硫化胶的拉伸强度下降;VCR、炭黑及补强树脂用量增大在提高硫化胶硬度的同时均导致生热增大,促进剂和硫黄用量增大在提高硫化胶硬度的同时可降低生热,减小终动压缩率;增大VCR或炭黑用量不会对硫化胶的耐屈挠疲劳性能产生不利影响,增大补强树脂用量可提高硫化胶的耐屈挠疲劳性能,但增大促进剂或硫黄用量会降低硫化胶的耐屈挠疲劳性能。     

炭黑和白炭黑补强NR动态性能的研究

研究了炭黑和白炭黑用量对天然橡胶动态性能的影响。结果表明,炭黑和白炭黑分别填充NR的弹性模量G′对动态应变振幅的响应不同,两者与NR间的相互作用强度和机理也不同;填料用量多于30份时才会形成明显的填料网络结构,硫化时交联网络的形成能够促进填料网络的形成;硅烷偶联剂改变了白炭黑与天然橡胶的作用方式,硫化胶动态损耗降低;电镜扫描结果表明,在硅烷偶联剂作用下,白炭黑与橡胶间产生的化学结合使白炭黑粒子在动态变形条件下的团聚程度显著低于炭黑。     

炭黑和白炭黑增强NR的微观网络结构及动态性能

采用"填料粒子相互作用距离"的新观点,研究了炭黑和白炭黑增强的NR的填料网络结构和动态性能。结果表明,当白炭黑和炭黑填充份数相同时,由于白炭黑尺寸较小,在NR基体中相互作用距离小,易形成相互作用较强的填料网络。动态测试发现,白炭黑填充混炼胶比炭黑填充混炼胶具有更明显的Payne效应;白炭黑填充硫化胶具有更低的滞后损失和更小的生热。     

白炭黑对跑气保用轮胎胎侧支撑胶性能的影响

研究白炭黑等量替代部分炭黑对跑气保用轮胎胎侧支撑胶性能的影响。结果表明,用5～20份自炭黑等量替代炭黑（炭黑和白炭黑总用量65份）,胶料的加工性能和硫化特性变化不大;硫化胶的拉伸强度、耐屈挠龟裂性能、撕裂强度提高,压缩生热降低,可以更好地满足跑气保用轮胎对胎侧支撑胶的要求。     

交联键与天然橡胶疲劳微观断面的相关性研究

通过普通、半有效、有效、过氧化物及复合硫化体系设计出不同的交联网络结构,研究了不同交联网络硫化胶的屈挠疲劳性能,并通过扫描电子显微镜详细分析了屈挠疲劳断面的微观形貌。结果表明,过氧化物硫化体系的屈挠疲劳性能介于普通和有效硫化体系之间,交联键键能对屈挠疲劳性能有一定影响。从微观角度描述了橡胶疲劳裂纹发展的机理,多硫键柔顺性好,疲劳断面的收缩部分呈沟壑状,单硫键柔顺性差、键能低,粗糙断面相对细碎,碳碳键刚性大、键能高,粗糙断面呈片层状。     

低顺式聚丁二烯橡胶在轿车子午线轮胎胎侧胶中的应用

研究低顺式聚丁二烯橡胶（LCBR）对轿车子午线轮胎胎侧胶基本性能的影响。结果表明,采用LCBR等量替代顺丁橡胶用于轿车子午线轮胎胎侧胶,并采用适量白炭黑等量部分替代炭黑,胶料的加工性能和硫化特性变化不大,硫化胶综合性能提高,特别是耐屈挠性能显著提高。     

碳包覆白炭黑的研究及在橡胶中的应用

以葡萄糖为碳源物质制备出碳包覆白炭黑填料,通过改变葡萄糖在碳包覆白炭黑填料中的占比,研究不同碳含量对碳包覆填料/橡胶纳米复合材料性能的影响。研究表明,碳包覆白炭黑填料在橡胶中的分散性能及其填充胶加工性能都大幅提升,以葡萄糖为碳源的碳包覆填料硫化胶的耐磨性能相比纯白炭黑硫化胶提升 30%时的碳包覆白炭黑填料填充胶的物理机械性能最为优异。本文通过对碳包覆填料/橡胶纳米复合材料的性能分析及填料自身的微观表征,对填料中碳源物质与白炭黑的作用机理及对橡胶性能的影响进行了总结探讨。     

未填充天然橡胶的屈挠疲劳破坏演变机理

通过傅里叶变换红外光谱、屈挠疲劳实验和扫描电子显微镜,从化学反应角度和微观演变历程分析了未填充天然橡胶(NR)硫化胶的屈挠疲劳破坏演变机理。结果表明,经屈挠疲劳后,NR硫化胶的—OH和C==O含量增加,且反式-1,4-结构增多。硫化胶的屈挠破坏过程出现明显的3个阶段:机械力破坏,速率较慢;力化学和氧化反应破坏,速率较快,是第1阶段的2.5倍;力化学和氧化破坏速率降低。随着硫黄用量的增加或防老剂4020用量的减少,NR硫化胶的耐屈挠疲劳性能下降。经屈挠疲劳后,NR硫化胶中出现明显的韧带网络结构和空穴结构,屈挠疲劳发展是韧带网络结构和空穴结构不间断、交替地形成和破坏的过程;随着硫黄用量的增加或防老剂4020用量的减少,韧带网络结构均匀性逐渐提高。     

海外橡胶期刊摘要精选

正《日本橡胶协会杂志》2015,Vol.88日本ゴム協会誌NO.1含纳米填料的硫化胶结构与性能的关系(五):含填料的硫化天然橡胶网络与黏弹性质:炭黑/天然橡胶相互作用对含纳米填料的交联天然橡胶动态力学性能和形态学的影响进行了综述,并对炭黑、疏水性白炭黑和亲水性白炭黑进行了比较。利用3D-TEM/电子断层成像技术测量两个邻近纳米填料聚集体的轴