?

海外橡膠期刊摘要精選

《橡膠化學(xué)與工藝》2015，Vol.88 No.3

Rubber Chemistry & Technology

利用粒子群優(yōu)化技術(shù)表征回收橡膠

為了提高摩托車(chē)手發(fā)生碰撞時(shí)的安全性，開(kāi)發(fā)了用作路障保護(hù)包覆層的再生橡膠材料。該材料由輪胎廢膠粉和低密度聚乙烯粘合劑經(jīng)擠出工藝制造而成。對(duì)不同密度的再生材料進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，充分描述其在高應(yīng)變速率（0.057～0.570 s-1）下的力學(xué)性能，用由麥克斯韋爾黏彈性模具的超彈門(mén)尼里夫林部分和黏彈部分組成的本構(gòu)模型表征該行為。通過(guò)最小二乘法擬合方法獲取超彈參數(shù)，用粒子群優(yōu)化（PSO）獲得黏彈參數(shù)。PSO運(yùn)算法則是良好的優(yōu)化方法，其簡(jiǎn)單、通用、參數(shù)少，可加速優(yōu)化過(guò)程。提出了一種獲取黏彈模型參數(shù)的有效新方法。試驗(yàn)材料的行為證實(shí)了理論所得結(jié)果，驗(yàn)證了這種方法。

白炭黑補(bǔ)強(qiáng)的NR形態(tài)：硅烷偶聯(lián)劑的影響

白炭黑在橡膠硫化膠中的良好分散很重要，因?yàn)樗绊懼盍?橡膠的相互作用，并進(jìn)而影響制品的最終性能。研究了白炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠（NR）在有或無(wú)白炭黑偶聯(lián)劑［雙（三乙氧基硅烷基丙基）四硫化物（TESPT）］時(shí)的形態(tài)。用原子力顯微鏡（AFM）研究了白炭黑在NR和脫蛋白NR（DPNR）中的微米和納米分散形態(tài)。用透射電子顯微鏡（TEM）的特殊網(wǎng)絡(luò)可視化技術(shù)，研究NR和DPNR中白炭黑與橡膠的相互作用。無(wú)硅烷時(shí)，因填料-聚合物相互作用弱而在白炭黑粒子周?chē)纬煽张?；有硅烷時(shí)，則因較強(qiáng)的填料-橡膠結(jié)合，阻止了空泡的形成。加入TESPT后，從AFM相的圖像觀察到了NR和DPNR硫化膠中白炭黑的微分散改善。討論了用TEM和AFM分析的填料-橡膠相互作用與結(jié)合橡膠含量的關(guān)系及Payne效應(yīng)。

甘油交聯(lián)馬來(lái)酸酐接枝丁基橡膠的熱可逆共價(jià)交聯(lián)

研究了在無(wú)催化劑的情況下用甘油交聯(lián)的馬來(lái)酸酐接枝丁基橡膠（MAn-g-IIR）的熱可逆半酯交聯(lián)鍵。測(cè)定了甘油與酸酐的摩爾比、混合溶劑的用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)酸酐酯轉(zhuǎn)化率的影響。傅里葉變換紅外光譜計(jì)算出的最大轉(zhuǎn)換率為52.11。反應(yīng)溫度對(duì)轉(zhuǎn)換率有著最重要影響，其次是反應(yīng)時(shí)間。與初始MAn-g-IIR相比，半酯交聯(lián)MAn-g-IIR的拉伸強(qiáng)度得到顯著改善。這些大分子有規(guī)則地團(tuán)束，成為各種強(qiáng)交聯(lián)點(diǎn)，使力學(xué)性能大幅提高。性能的提高證實(shí)了半-酯交聯(lián)鍵的存在。通過(guò)在179 ℃及更高溫度下的壓模，共價(jià)交聯(lián)MAn-g-IIR可再加工，表明交聯(lián)鍵是熱可逆的。交聯(lián)材料可在179 ℃下經(jīng)過(guò)至少3次模壓，制成均勻的膠片。

白炭黑補(bǔ)強(qiáng)環(huán)氧化天然橡膠輪胎胎面膠的性能及耐久性

很多國(guó)家已推出了輪胎標(biāo)簽法，立法規(guī)定了滾動(dòng)阻力、濕路面抓著力和噪音目標(biāo)值。美國(guó)輪胎標(biāo)簽還包括耐磨性。輪胎工業(yè)受這些要求的影響，正在開(kāi)發(fā)新一代綠色輪胎。為了減少輪胎對(duì)環(huán)境的影響，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橡膠工業(yè)公司使用白炭黑補(bǔ)強(qiáng)環(huán)氧化天然橡膠（ENR），制造出了更環(huán)保的非石油來(lái)源的輪胎（ENASAVE 100）。當(dāng)環(huán)氧程度為25%時(shí)，ENR的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）最適合制備輪胎胎面膠。白炭黑填充ENR-25胎面膠具有較低的滾動(dòng)阻力，因此降低了燃油消耗，相比高級(jí)轎車(chē)或卡車(chē)輪胎胎面膠，其提高了濕路面和冰路面的抓著力。優(yōu)化耐磨性能并延長(zhǎng)產(chǎn)品的耐久性是目前著重研究的問(wèn)題。然而，實(shí)驗(yàn)室磨耗和路面輪胎磨耗間的相關(guān)性極差。利用路面和實(shí)驗(yàn)室磨耗的研究結(jié)果，Tun Abdul Razak 研究中心（TARRC）用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡（TEM）研究了胎面膠磨耗的機(jī)理。結(jié)果表明，路面輪胎磨耗機(jī)理與實(shí)驗(yàn)室Akron磨耗試驗(yàn)不同。

填料對(duì)半有效硫化天然橡膠的影響：動(dòng)態(tài)性能和生熱

炭黑和白炭黑一直以來(lái)被用作補(bǔ)強(qiáng)填料，但其對(duì)硫化膠動(dòng)態(tài)性能和生熱的影響很少見(jiàn)諸報(bào)道。因此，制備了不同粒徑炭黑和白炭黑填充的天然橡膠膠料。由于較弱的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和較好的分散，其Payne效應(yīng)和生熱隨炭黑粒徑的增大而逐漸下降。特別是N754填充試樣顯示出了最低生熱值，僅為4.7℃。隨著炭黑粒徑的減小，硫化膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度都有提高。SiO2填充的膠料表現(xiàn)出顯著的Payne效應(yīng)和較差的力學(xué)性能；在高應(yīng)變下（＞10%），由于白炭黑表面的表面硅醇基團(tuán)及由于交聯(lián)密度降低，SiO2填充的膠料tan δ優(yōu)于所有炭黑填充的膠料tan δ。

膠乳凝塊的自粘及其物理-力學(xué)性能

研究了由深藍(lán)大戟膠乳凝聚得到的整凝塊（Cog）軟物質(zhì)和黏物質(zhì)及其甲苯可溶餾分（TE），其可用作天然橡膠（NR）純膠料的綠色増黏劑和多功能助劑。顯然，在膠料中加入TE和Cog后可提高其粘接強(qiáng)度。在相同負(fù)載下，天然和工業(yè)用苯并呋喃-茚樹(shù)脂的自粘性相當(dāng)。然而，苯酚甲醛（無(wú)熱反應(yīng)的辛基苯酚甲醛）樹(shù)脂在所有NR膠料中可產(chǎn)生最高的粘接強(qiáng)度。天然樹(shù)脂中不同官能團(tuán)（例如酯/羧基酸、碳-碳不飽和基團(tuán)等等）的存在活化了體系，并降低了硫化的活化能壁壘。相比參比膠料，含5份TE的膠料的活化能下降了大約5%。然而，Cog卻沒(méi)有表現(xiàn)出具有這種硫化促進(jìn)作用。天然樹(shù)脂與工業(yè)用樹(shù)脂在相同比例下，其未老化膠料的拉伸性能相當(dāng)。含TE硫化膠在硫化后的拉伸性能保持率比含工業(yè)樹(shù)脂硫化膠的好。然而，對(duì)含Cog膠來(lái)說(shuō)，其拉斷伸長(zhǎng)率保持率和拉伸強(qiáng)度比其拉伸模量略高。

聚氨酯泡沫廢料的化學(xué)降解及其交聯(lián)的天然橡膠

本研究的目的是利用聚氨酯泡沫廢料（w-PUfd）化學(xué)降解的副產(chǎn)物及其與環(huán)氧化天然橡膠（ENR）的共混體（即PENR）來(lái)改善泰國(guó)標(biāo)準(zhǔn)天然橡膠5L（STR 5L）的力學(xué)性能。因化學(xué)相互作用的增大，PENR在甲苯中的溶脹比隨w-PUfd用量的增大而減小。將PENR與STR5L硫化劑在雙輥開(kāi)煉機(jī)上共混后，在150 ℃下硫化，研究PENR中的w-PUfd用量對(duì)STR5L硫化膠性能的影響。添加PENR后，STR5L的硫化速度指數(shù)、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率得到改善。STR5L硫化膠在甲苯中的溶脹隨PENR中w-PUfd的增大而下降。當(dāng)PENR中加入100份w-PUfd時(shí)，20∶80的PENR∶STR5L硫化膠具有最高的拉伸強(qiáng)度（約23 MPa）。這些含有w-PUfd的可生物降解硫化膠可用于制備環(huán)保且性價(jià)比高的產(chǎn)品。

脂肪酸改性高嶺土對(duì)NR和SBR并用膠的影響

通過(guò)制備天然橡膠（NR）和丁苯橡膠（SBR）/高嶺土（KC）復(fù)合材料（NR/KC和SBR/KC），研究了使用脂肪酸（SA）、棕櫚酸（PA）和油酸（OA）偶聯(lián)劑時(shí)，橡膠與KC間界面的相互作用。在KC粒子的表面形成單層改性劑。使用X-射線衍射（XRD）研究脂肪酸偶聯(lián)劑對(duì)KC的影響。利用吸附等溫技術(shù)測(cè)定改性劑含量。測(cè)試改性KC在甲苯中的沉積速率和體積。研究了NR/KC和SBR/KC復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變性能及硬度。將試驗(yàn)結(jié)果與Cambridge Engineering Selector程序計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行了比較。XRD譜圖表明，與含改性KC膠相比，含未改性KC膠的峰強(qiáng)度下降，認(rèn)為這是插層過(guò)程所致。SA、OA 和PA化學(xué)改性劑的最佳應(yīng)用量分別是16×10-5mol/g、18×10-5mol/g和37×10-5mol/g。力學(xué)測(cè)試表明，在使用SA改性劑時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度最高。還研究了NR和SBR硫化膠平衡溶脹程度和動(dòng)力學(xué)可溶分?jǐn)?shù)。

含納米粒子彈性體聚合物的絮凝作用：阻塞及假設(shè)動(dòng)態(tài)應(yīng)變的新概念

認(rèn)識(shí)含填料橡膠中粒子網(wǎng)絡(luò)的物理性質(zhì)，是開(kāi)發(fā)汽車(chē)輪胎及其他場(chǎng)合使用的低能耗膠料的關(guān)鍵。最新的研究顯示，溫度對(duì)傳統(tǒng)玻璃質(zhì)材料的影響和變形對(duì)顆粒材料、泡沫和粒子填充聚合物和脂膏性能的作用之間有類(lèi)似性。本研究中，將玻璃非平衡態(tài)中結(jié)構(gòu)松弛（物理老化）進(jìn)行現(xiàn)象學(xué)處理（包括非指數(shù)和非線性特點(diǎn)），擴(kuò)展用于模擬未交聯(lián)彈性體中填料絮凝過(guò)程中出現(xiàn)的逐步結(jié)構(gòu)中斷（阻塞）。通過(guò)使用非平衡態(tài)玻璃中假設(shè)溫度繪制類(lèi)似曲線，形成假設(shè)動(dòng)態(tài)應(yīng)變的新概念，用于分析納米粒子補(bǔ)強(qiáng)的橡膠聚合物。當(dāng)系統(tǒng)接近穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，假設(shè)應(yīng)變向?qū)嶋H應(yīng)變收斂。含納米粒子填料彈性體的填料絮凝過(guò)程的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)證明了該方法的實(shí)用性。

不同硬度硅橡膠在PEMFC陰極輸出端溶液中的非原位降解

聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEMFC）要求每個(gè)電池中的墊片和密封件將反應(yīng)劑氣體和液體保持在其各自區(qū)域內(nèi)。密封材料的耐用性對(duì)燃料電池組的使用壽命以及電化學(xué)性能很關(guān)鍵。研究了從PEMFC陰極收集的溶液中硅橡膠的老化過(guò)程，硅橡膠常用作燃料電池的墊片材料，邵爾A硬度為30、40和50。使用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀和電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀，研究試樣曝露在試驗(yàn)環(huán)境前后一段時(shí)間的化學(xué)組成。研究表明，硅橡膠的降解是由于硅主鏈的化學(xué)分解和填料浸出所致。盡管具有較高硬度的硅橡膠因其填料用量大而失去較多的使用性能，但其力學(xué)性能和表面形態(tài)更加穩(wěn)定且持久。

綜合數(shù)值、有限元和實(shí)驗(yàn)-優(yōu)化用水蒸氣硫化中壓橡膠絕緣電纜生產(chǎn)工藝的方法（一）：DSC和流變?cè)囼?yàn)結(jié)果

工業(yè)上生產(chǎn)中壓EPDM（三元乙丙橡膠）電纜的標(biāo)準(zhǔn)工藝是使用高溫蒸氣（加壓水蒸氣）和過(guò)氧化物交聯(lián)劑。材料的交聯(lián)程度達(dá)不到最佳狀態(tài)，通常是由于硫化管道溫度下降所致。溫度變化與管道系統(tǒng)內(nèi)水蒸氣的壓力波動(dòng)有關(guān)。提出了優(yōu)化用水蒸氣硫化中壓橡膠絕緣電纜生產(chǎn)工藝的綜合數(shù)值和試驗(yàn)方法。該方法的數(shù)值部分基于有限元，第二部分將介紹優(yōu)化基因算法（GA）。第一部分的重點(diǎn)是試驗(yàn)研究。特別是最終交聯(lián)程度是用差示掃描量熱法（DSC），從電纜絕緣外層到線芯的未分解過(guò)氧化物測(cè)定得到的，目的是減小數(shù)值預(yù)測(cè)和經(jīng)管道蒸氣-溫度變化引起的交聯(lián)程度之間的差別。通過(guò)在不同硫化溫度下進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)流變儀測(cè)試，表征硫化工藝對(duì)過(guò)氧化物硫化橡膠動(dòng)力學(xué)-反應(yīng)常數(shù)的初步評(píng)估。現(xiàn)有數(shù)值、動(dòng)態(tài)模型用于測(cè)定硫化膠的流變曲線，可以確定用于有限元計(jì)算的部分-反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)。

溶解氧對(duì)橡膠/金屬?gòu)?fù)合材料用工業(yè)氯化橡膠膠漿完整性的影響

使用電化學(xué)電阻光譜儀（EIS）研究Chemlok 205底涂的性能。此底涂可用于水中的橡膠/金屬?gòu)?fù)合制品。在充氣和脫氣的系統(tǒng)中觀察其電阻性能。通過(guò)Nyquist和Bode EIS曲線解釋涂層性能。使用由譜圖得來(lái)的等效電路模型描述涂層的降解過(guò)程。所得數(shù)據(jù)表明，于充氣水中的涂覆試樣，其電阻顯著下降，之后出現(xiàn)腐蝕腔。使用Nyquist和Bode曲線得到的數(shù)據(jù)模擬描述整個(gè)涂覆降解過(guò)程的等效電路。3種不同等效電路可顯示出其在充氣系統(tǒng)中的降解過(guò)程，表明涂覆電阻隨曝露時(shí)間的增加而下降。然而，脫氣涂層系統(tǒng)并非如此。發(fā)現(xiàn)脫氣涂層在試驗(yàn)期間能保持較高的涂覆電阻值并具有良好的粘合性。對(duì)Chemlok 205膠漿在充氣和脫氣水系統(tǒng)中涂覆電阻變化和耐氣泡性的比較表明，溶解氧是涂層粘合失效的重要原因。在堿性環(huán)境中試驗(yàn)后進(jìn)行傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀分析，表征堿性介質(zhì)中涂層受陰極極化作用后的情況，證實(shí)了由氫氧化物腐蝕引起的膠漿的化學(xué)降解。該分析表明底涂中的酸性苯酚基團(tuán)與堿性氫氧離子的中和反應(yīng)導(dǎo)致生成了酚鹽。

充油熱塑性彈性體苯乙烯-丁二烯-苯乙烯中的橡膠油與抗黃變性能間的關(guān)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）中的橡膠油組分和抗黃變性能之間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果證明，橡膠油決定了充油SBS的抗黃變性，而且其與SBS無(wú)關(guān)。含石蠟橡膠油的SBS的抗黃變性能比含環(huán)烷橡膠油的SBS好。除了橡膠油中的部分氫化芳香烴外，重環(huán)烷烴可能是引起橡膠油和充油SBS變黃的另一個(gè)因素。

（劉 霞 譯）

［責(zé)任編輯：翁小兵］