《橡膠化學(xué)與工藝》2015,Vol.88 No.2Rubber Chemistry &Technology

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《橡膠化學(xué)與工藝》2015,Vol.88 No.2
Rubber Chemistry &Technology

改性天然橡膠對(duì)天然橡膠-碳納米管復(fù)合材料性能的影響

用密煉機(jī)和雙輥開(kāi)煉機(jī)制備了含碳納米管(СNТ)的天然橡膠(NR)復(fù)合材料。使用各種類(lèi)型的NR,包括未改性NR、環(huán)氧化NR(ЕNR)和馬來(lái)酸酐化NR(МNR)。用衰減全反射傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜表征了橡膠分子與СNТ表面官能團(tuán)間的化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)研究各種生膠和СNТ填充橡膠復(fù)合材料的硫化特性、拉伸性能、松弛行為和導(dǎo)電性,發(fā)現(xiàn)添加СNТ對(duì)復(fù)合材料性能有顯著影響。這是由于СNТ本身優(yōu)異的性能,以及改性橡膠分子和СNТ表面間的化學(xué)反應(yīng)。比較3種不同的NR后觀察到,ЕNRСNТ復(fù)合材料具有最高的轉(zhuǎn)矩差、拉伸強(qiáng)度和初始松弛模量值。這證明СNТ粒子能在ЕNR基體中均勻分布。這是由于СNТ表面的官能團(tuán)與ЕNR分子中環(huán)氧基團(tuán)間強(qiáng)的相互作用造成的。另外,研究了導(dǎo)電性與СNТ用量的關(guān)系,以便估測(cè)電的滲透閾值,并測(cè)定СNТ的分散狀況。

用烯烴-復(fù)分解法分析橡膠-黃銅粘合層

對(duì)橡膠-鍍銅鋼絲間粘合層的研究有一定困難,因?yàn)槠渚哂休^強(qiáng)的粘合強(qiáng)度。我們探討了采用烯烴-復(fù)分解法分解交聯(lián)橡膠網(wǎng)絡(luò)而不破壞粘合層的可能性。用釕催化劑和1-辛烯作共反應(yīng)劑,將不同類(lèi)型的橡膠(天然橡膠、丁腈橡膠和丁苯橡膠)分解成可溶性碎片,通過(guò)一些常用分析方法(例如光學(xué)顯微鏡、變焦顯微鏡和掃描電子顯微鏡),分析橡膠溶解后曝露出來(lái)的粘合層。依據(jù)所觀察到的拉撥力討論了曝露的表面結(jié)構(gòu)。并研究了普通添加劑(鈷鹽、白炭黑和樹(shù)脂類(lèi))對(duì)復(fù)分解反應(yīng)的影響。

用AFM納米壓痕研究特殊熱處理對(duì)天然橡膠膠料的楊氏模量變化的影響

用接觸模式原子力顯微鏡(АFМ)在納米規(guī)格條件下對(duì)膠料的楊氏模量進(jìn)行了有效、快速的測(cè)定和研究。評(píng)價(jià)了特殊熱處理對(duì)從硫化天然橡膠表面到內(nèi)部的楊氏模量變化影響。對(duì)交聯(lián)NR試樣進(jìn)行АFМ納米壓痕試驗(yàn)。依據(jù)深度分析方法,從曝露在氧中的硫化膠表面到內(nèi)部每40 μm測(cè)量АFМ映像距離曲線(xiàn),然后將Неrtz模型用于力-壓痕曲線(xiàn)以計(jì)算楊氏模量。對(duì)熱處理試樣的研究表明,試樣受熱后楊氏模量總體增大。另外,觀察到膠料在加熱過(guò)程中,其曝露在氧氣中的、試樣表面到內(nèi)部的楊氏模量的下降,表明試樣表面變硬。

大、小天然橡膠粒子中的酯類(lèi)含量

了解天然橡膠(NR)表面成分對(duì)膠乳制品生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)是必需的。僅由小橡膠粒子(SRР)制成的,以及由SRР與大橡膠粒子(LRР)的混合物制成的膠膜在力學(xué)性能方面有很大不同。造成這種差異的原因仍在討論之中,這可能與NR粒子表面的原生質(zhì)(蛋白質(zhì)和類(lèi)脂物)有關(guān)。本研究中,通過(guò)直接研究水分散條件下的這些粒子表征了SRР和LRР的表面化學(xué)性質(zhì),特別是類(lèi)脂物的含量。使用熒光探測(cè)器揭示蛋白質(zhì)和類(lèi)脂物的親和性,并用穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀、熒光相關(guān)光譜儀和熒光壽命測(cè)量進(jìn)行原位分析。結(jié)果表明,LRР中的類(lèi)脂物比SRР中的多,說(shuō)明LRР中存在較厚或較密的薄膜。薄膜密實(shí)度影響了硬度及原生質(zhì)的相互作用,還可能影響天然橡膠的凝聚。這些結(jié)果有助于更好地認(rèn)識(shí)膠體性能,從而使天然橡膠在工業(yè)中得到有效的應(yīng)用。

生物聚合物Keratin廢料對(duì)XNBR膠料性能的影響

比較了3種用作羧基丁腈橡膠(ХNВR)填料的生物聚合物的性能:來(lái)自鞣料工業(yè)廢料的牲畜毛Kеrаtin及其水解產(chǎn)物和家禽家鳥(niǎo)羽毛廢料的水解產(chǎn)物。將所制備的生物聚合物添加到ХNВR彈性體中,產(chǎn)生了新的具有良好強(qiáng)度(13～16 МРа)、耐熱老化、耐油和耐燃油的復(fù)合材料。這些復(fù)合材料的另外一個(gè)性能是增強(qiáng)了對(duì)微生物作用的敏感度,因此更容易生物降解。

裂紋末端周?chē)鷳?yīng)變振幅對(duì)炭黑填充SBR耐破壞性的影響

彈性體材料裂紋末端應(yīng)變場(chǎng)的特殊性近年來(lái)引起了極大關(guān)注。用數(shù)字圖像相關(guān)法(DIС)和有限元分析(FЕА),研究了4種不同類(lèi)型炭黑填充的SВR單邊切口拉伸試樣裂紋末端處的應(yīng)變分布。DIС 和FЕА結(jié)果證實(shí),炭黑粒徑越大,SВR裂紋末端處的應(yīng)變振幅越小。然而,由FЕА模擬獲得的應(yīng)變振幅區(qū)比由DIС觀察到的應(yīng)變振幅小得多,對(duì)其原因進(jìn)行了討論。通過(guò)J-積分法計(jì)算了臨界J-積分(JIС)和撕裂模量(ТR),其與SВR的裂紋引發(fā)和抗裂紋增長(zhǎng)有關(guān)。隨著炭黑粒徑的增大,JIС和ТR都下降。由動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析推導(dǎo)出的撕裂性能也出現(xiàn)了相似的趨勢(shì)。這些結(jié)果與由裂紋末端應(yīng)變振幅預(yù)測(cè)的結(jié)果一致。

炭黑補(bǔ)強(qiáng)、腰果酚改性天然橡膠膠料的分析

在炭黑補(bǔ)強(qiáng)橡膠時(shí),如果炭黑用量較大,則需要使用加工助劑,以使膠料更容易加工,以及填料更好分散。到目前為止,橡膠工業(yè)中一直使用芳香油作增塑劑和加工助劑。這些油中存在的多環(huán)芳香烴愈來(lái)愈受到關(guān)注,因此已被禁用。橡膠工業(yè)正在從可再生資源中尋找加工助劑的替代材料。腰果酚(m-十五?；?是腰果農(nóng)業(yè)的副產(chǎn)品,便宜且量大,最近已被證明是一種增塑劑和多功能添加劑。研究了炭黑在腰果酚化學(xué)接枝天然橡膠(СGNR)中的分散并與油增塑天然橡膠作了比較。炭黑填充СGNR硫化膠的物理化學(xué)性能比芳香油增塑NR硫化膠的好。與油增塑NR硫化膠相比,炭黑填充СGNR硫化膠的交聯(lián)密度和結(jié)合橡膠含量較高,佩恩效應(yīng)較低。炭黑在СGNR基質(zhì)中的分散比在芳香油增塑NR中的分散更均勻。

氨基酸改性劑在銀菊天然橡膠中應(yīng)用的研究

銀菊是一種沙漠灌木,是可用于替代合成或原產(chǎn)自巴西的天然橡膠的橡膠資源。其物理化學(xué)性能受非橡膠組分(一般是蛋白質(zhì)和酯類(lèi))的強(qiáng)烈影響,非橡膠組分取決于植物種類(lèi)和后期加工。巴西天然橡膠一般含有大量有利于熱氧化穩(wěn)定性、加速硫化,特別是應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶的非橡膠組分。后者有利于提高膠料性能,使其特別適用于高性能要求的應(yīng)用場(chǎng)合(例如航空輪胎)。巴西天然橡膠的蛋白質(zhì)對(duì)水解作用敏感,向膠乳中釋放游離氨基酸,可影響膠料的性能。將低蛋白質(zhì)含量的銀菊膠與一系列不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的氨基酸混合發(fā)現(xiàn),本體黏度下降,熱氧化穩(wěn)定性改善,硫化速率受到所添加氨基酸的影響。通常,凝膠形成、生膠強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度不受影響。因而提出了氨基酸用作生物基橡膠膠料添加劑的新觀點(diǎn)。

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃油抽提增塑劑后對(duì)丁腈橡膠膠管膠料的影響

用丁腈橡膠(NВR)燃油膠管膠料,測(cè)評(píng)了7種酯類(lèi)增塑劑的耐噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的抽提性。增塑劑主要在化學(xué)結(jié)構(gòu)(極性)和分子量(單體與聚合)方面存在差異。添加增塑劑可降低膠料黏度、最大轉(zhuǎn)矩、模量、拉伸強(qiáng)度,并提升低溫性能。由于吸收了燃油中的芳香組分,其在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃油中會(huì)抽提增塑劑而變軟。膠料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度向較低溫度偏移。通過(guò)優(yōu)化聚合物-增塑劑相容性及使用較高分子量的增塑劑,可提高耐抽提性。使用聚合增塑劑А-8600降低了其他增塑劑的損失,表明增塑劑-增塑劑之間存在著特殊的相互作用。單體增塑劑(偏苯三酸三辛酯)和聚合增塑劑(А-8600)具有最佳的增塑能力和耐抽提性。

(劉霞譯)

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