橡胶材料的结构与性能研究进展
混凝土结构中橡胶材料应用研究
混凝土结构中橡胶材料应用研究一、引言混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑领域中应用广泛。
但是，由于其本身存在的缺陷，如脆性、强度不足等问题，使得混凝土在使用过程中容易出现裂缝、变形等问题，从而影响建筑的耐久性和安全性。
为此，近年来，一些新型材料的应用被提出，以提高混凝土的力学性能和耐久性。
其中，橡胶材料的应用逐渐受到了关注。
本文将对混凝土结构中橡胶材料的应用进行研究。
二、橡胶材料在混凝土结构中的应用1.橡胶混凝土的应用橡胶混凝土是一种由橡胶颗粒和水泥混合而成的新型材料。
橡胶颗粒可以是废旧轮胎等废弃物的再利用，也可以是新的橡胶颗粒。
橡胶混凝土具有很好的弹性和吸能性能，能够抵抗震动、冲击和振动等动荷载。
同时，橡胶混凝土的应用还可以减轻混凝土结构的重量，降低结构的自重，从而减小结构的荷载和支撑系统的成本。
2.橡胶改性混凝土的应用橡胶改性混凝土是通过将橡胶颗粒掺入混凝土中，从而改善混凝土的性能。
橡胶颗粒的加入可以提高混凝土的韧性、抗裂性和抗冲击性能。
同时，橡胶颗粒的弹性还可以缓冲混凝土中的应力集中，减少混凝土结构的开裂和断裂。
三、橡胶材料对混凝土结构性能的影响1.强度性能橡胶材料的应用可以提高混凝土的强度，特别是抗拉强度。
橡胶颗粒的加入可以改善混凝土的韧性和延展性，从而提高其抗拉强度。
同时，橡胶颗粒的弹性也可以缓冲混凝土中的应力集中，减少混凝土结构的开裂和断裂。
2.耐久性能橡胶材料的应用可以提高混凝土的耐久性，特别是抗冻性和抗碳化性。
橡胶颗粒的加入可以缩小混凝土内部的孔隙和微裂缝，减少冻融循环和碳化的影响，从而提高混凝土的耐久性。
3.变形性能橡胶材料的应用可以提高混凝土的变形性能。
橡胶颗粒的弹性可以缓冲混凝土中的应力集中，减少混凝土结构的变形和开裂。
4.吸能性能橡胶材料的应用可以提高混凝土的吸能性能，从而提高混凝土结构的抗震性能。
橡胶颗粒的弹性可以缓冲混凝土中的应力集中，吸收冲击和振动等动荷载，从而提高混凝土结构的抗震能力。
橡胶结构与性能关系的研究
２６０２００６年橡胶新技术交流暨信息发布会橡胶结构与性能关系的研究哈恒欣１。
魏伯荣２（１．湖北红星化学研究所，湖北襄樊４４１００３；２．西北工业大学高分子研究所，陕西西安７１００７２）摘要：综述了橡胶的结构与性能之间的关系。
从橡胶的链结构和聚集结构的角度，讨论和研究了橡胶结构对其力学性能、热学性能、老化性能和流变性能的影响。
关键词：橡胶结构；力学性能ｆ热学性能；老化性能，流变性能相对分子质量巨大的橡胶作为高弹性的高分子材料，广泛应用在日常生活、航天、航空、汽车工业等领域中，起着其他材料所不能代替的重要作用［１］。
橡胶的宏观性能是由其微观结构决定的，橡胶的结构与性能之间存在着内在的联系。
在橡胶配方设计中，从橡胶的结构这一内在依据去认识和掌握各种橡胶的特性才能有效地使用橡胶［２］。
本文的目的在于让科研工作者了解橡胶的结构特点后，再进一步明确其力学性能、热学性能、老化性能和流变性能与橡胶结构的关系，掌握橡胶结构与性能的内在联系和规律，以便深入理解和更好的使用橡胶。
１橡胶结构１．１橡胶的链结构链结构是指单个分子的结构和形态，可分为近程结构和远程结构。
近程结构包括构造（指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等）和构型（是指某一原子的取代基在空间的排列）。
远程结构包括分子的大小和形态，链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象［３］。
１．２橡胶的聚集态结构橡胶的聚集态结构是指橡胶材料整体的内部结构，包括晶态结构，取向态结构，织态结构等［４］。
１．３橡胶网络的结构网络是大分子链通过化学交联反应生成的三维网状结构［５］。
对于一个理想网络，所有网络链的链端都接在交联点上，即所谓四官能度交联。
然而，实际的网络并不是完全理想的，存在着各种缺陷。
第一种缺陷是分子链之间的物理缠结，它抑制了链的可能构象，起类似化学交联的作用。
第二种缺陷是分子链内交联，形成闭圈。
第３种缺陷是自由链端，也就是网络链只有一端与网络连接起来［６］。
建筑结构中橡胶材料的应用研究与实践
建筑结构中橡胶材料的应用研究与实践橡胶材料在建筑结构领域中的应用已经取得了显著的进展。
随着建筑行业对于结构性能和环境要求的提高，传统的建筑材料已经不能完全满足这些需求。
橡胶材料因其优异的特性，如高延展性、耐腐蚀性、吸振减震性和耐候性，成为了一种理想的替代材料。
本文将分析橡胶材料在建筑结构中的应用研究与实践，并探讨其未来的发展趋势。
一、橡胶材料在建筑结构中的应用1.橡胶减震支座在地震区域，建筑物的减震与抗震设计尤为重要。
橡胶减震支座是一种常见的减震设备，能够有效地减少地震带来的损害。
橡胶减震支座采用橡胶材料作为垫片，可在地震发生时吸收地震能量，从而降低建筑物的震动强度。
同时，橡胶减震支座还能够提供更好的结构稳定性和舒适性，减少结构和人员受到的震动影响。
2.橡胶隔声材料在城市中心的高密度建筑群中，噪音污染成为了一个不容忽视的问题。
橡胶材料因其吸声性能和弹性特点，被广泛应用于建筑隔音的领域。
橡胶隔声材料能够有效地隔绝噪音，并提供更加安静和舒适的室内环境。
同时，橡胶材料还能够减少声音的传播，降低建筑物之间的相互干扰。
3.橡胶防水材料建筑物的防水性能对于保护建筑结构的安全和长久使用至关重要。
橡胶材料具有优异的耐水性和耐候性，在建筑防水领域中有着广泛的应用。
橡胶防水材料具有很好的弹性和耐久性，能够有效地防止水分渗透，避免建筑结构受潮和损坏。
二、橡胶材料应用的研究与实践1.橡胶材料的性能评估橡胶材料的性能评估是橡胶材料应用研究的基础。
研究人员通过对橡胶材料的力学性能、化学性能、热性能和耐老化性能等进行测试和分析，评估橡胶材料的适用性和可靠性。
同时，结合实际工程应用，对橡胶材料的性能进行验证，确保其在实际应用中能够发挥预期效果。
2.橡胶材料的生产与加工技术橡胶材料的生产与加工技术对于其应用效果和成本控制具有重要影响。
研究人员通过优化橡胶材料的配方和工艺参数，提升橡胶材料的性能，并寻求更加高效和可持续的生产加工方法。
【世界五百强企业绝密文件】橡胶结构与性能的关系
第一章橡胶结构与性能的关系1.1 前言《高分子词典》中定义：在环境温度下显示高弹性的高分子化合物。
橡胶通常为无定形态，分子量很高（几十万到数百万），分子链呈卷曲状，分子间作用力小，玻璃化温度低，可以在较低应力下发生很大（100 %－1000 %）可逆变形。
由于历史原因，“橡胶”术语在应用中名称内涵不同，可以表示天然橡胶、合成橡胶、生胶、混炼胶、硫化胶、胶料，故ASTM D833推荐使用“弹性体”代替。
ASTM D1566 中定义：橡胶是一种材料，它在大的变形下能迅速而有力恢复其变形，能够被改性。
日本橡胶的定义：在无定形高分子液体状态下表现熵弹性的高分子；其非常柔软，变形大，具有可伸长百分之几百以上长度的力学性能，应力消除后瞬时完全恢复原长度。
塑料：主要是由高分子量的聚合物组成，其成品状态为为非弹性体的柔韧性或刚性固体，在制造或加工过程中有一阶段能够流动成型、或由原地聚合或固化定形而成的聚合物。
橡胶独有的特征—高弹性的特点：可逆弹性形变大（可达1000%或以上，金属1%以下）；弹性模量小（约为105N/m2，金属1010～1011N/m2）；T↑→弹性模量↑（与金属相反）；形变时有明显的热效应，回缩时吸热；高弹性为熵弹性。
1.2 橡胶分子的组成和分子链结构橡胶的分子组成由一种单体组成的聚合物称为均聚体，由二种以上单体组成的聚合物称为共聚物。
共聚物根据其单体排列顺序可进一步分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。
1.2.1 主链结构橡胶分子在未硫化时主要呈线型，其长度大约相当于其直径的5万倍。
橡胶的分子量很大，是高分子化合物。
由重复单元(称为链节)构成，链节的数量称为聚合度n。
饱和碳链橡胶：橡胶主链上的碳原子之间全部由较高键能的δ键组成。
δ键的电子云围绕C原子直线轴对称分布，电子云的重迭程度大，具有轴对称性，从而使主链上的-C--C-单键能按一定的键角绕着相邻的键作自由内旋转。
形成大分子内旋的动力是大分子的热运动。
橡胶纳米复合材料制备方法及性能研究进展
疏水 化 ， 善黏 土 与橡 胶 基 质 之 问 的润 湿 作 用 。黏 改 土／ 胶纳 米复合 材 料 制 备 关键 是 扩 大 黏 土 片层 间 橡
提供 了一 条途径 。 使 用 硅 烷 偶 联 剂 对 纳 米 氢 氧 化 镁 进 行 表 面 处
黏土， 然后插入单体 ， 如异戊二烯 或苯 乙烯等 ， 引发
原位 聚合 ， 制得 黏土／ 胶纳 米复 合材 料 。 橡 插 层 复合 法 又可 分为 插 层 聚合 法 、 聚合 物溶 液 插层 法 、 聚合物 熔体插 层法 。
距， 将橡胶 长链 引人层 间 ， 其微 观结 构可分 为插层 型
和完全剥 离型 ， 目前 制备 的黏 土／ 橡胶 纳米 复合材 料
大 多属 于插 层 型 。
提 高橡 胶 的介 电性 能 和耐磨性 能 。
甘
１４ 导 电纳米 橡胶 复 合材 料 ．
肃 ’科
技
第２ ８卷
料 中 。根 据热 力学 原 理 ， 成 了向 纳米 复合 材 料 的 形 方 向发 展 ， 过程 的 自由能变化 必 须小 于零 ， 会发 此 才
２ 橡胶纳米 复合材料的制备方法
根据 结构 的不 同 ， 米 材 料 可 分 为 ３类 ： 纳 纳 米结 构 晶体 （ 三维 纳 米 结 构 ） 二 维 纳 米 结构 （ 维 ； 纤
物 ， 四乙氧基硅烷 （ Ｅ Ｓ 引人 橡胶 的基体 中； 如 ＴＯ） （ ） 过水 解 和缩 合反 应直 接 生 成 均匀 分 散 的纳 米 ２通 尺 度 的粒子 ， 如二 氧化 硅 、 氧 化 钛 等 ， 而 实 现对 二 从
橡胶密封件的微观结构分析及材料改进
橡胶密封件的微观结构分析及材料改进橡胶密封件是一种常用的密封材料，广泛应用于各个行业，包括汽车制造、机械设备、电子产品等等。
它的主要作用是防止流体或气体泄漏，保护设备的正常运行。
橡胶密封件的密封性能主要取决于其微观结构，因此对其进行微观结构分析和材料改进非常重要。
橡胶密封件的微观结构由聚合物链和交联结构构成。
聚合物链是橡胶材料的主要组成部分，它由大量的单体重复单元通过共价键连接而成。
而交联结构是通过化学交联或物理交联将聚合物链连接在一起，形成一个三维网络结构。
这种三维网络结构使得橡胶材料具有优良的弹性和可形变性，从而能够适应不同形状的密封面，并实现良好的密封效果。
微观结构分析是了解橡胶密封件性能的关键。
通过扫描电子显微镜（SEM）观察可以发现，橡胶密封件的表面充满了微小的凸起、毛刺和孔洞。
这些微观结构对密封性能有重要影响，因为它们能够填充和抓住密封面上的微小不平整，并形成一个较好的密封接触区域。
另外，聚合物链间的交联结构能够赋予橡胶密封件较高的弹性模量和耐磨性，使其能够承受较大的变形和压力。
然而，橡胶密封件在实际应用中仍然存在一些问题，如氧化、老化和疲劳等。
这些问题主要与材料的化学结构、添加剂及加工工艺有关。
目前，人们通过改进橡胶材料的配方和加工工艺，尽力解决这些问题。
首先，对橡胶材料的配方进行改进是提高橡胶密封件性能的重要方法之一。
通过引入新的聚合物材料和添加剂，可以改善橡胶的耐热性、耐老化性和耐化学品性能。
例如，引入纳米材料能够增强橡胶的力学强度和热稳定性，在高温和恶劣环境下保持材料的机械性能和密封性能。
添加抗氧化剂和防老化剂能够延缓橡胶材料的老化速度，延长橡胶密封件的使用寿命。
此外，采用环保型添加剂能够减少对环境的污染，符合可持续发展的要求。
其次，改进橡胶材料的加工工艺也是提高橡胶密封件性能的关键一步。
橡胶材料的加工过程包括混炼、挤出或压延、硫化等步骤。
在混炼过程中，通过调整混合时间、温度和转速等参数，可以控制聚合物链的分散度和分子量分布，从而影响橡胶密封件的弹性和耐磨性。
氢化丁腈橡胶的结构与性能研究
氢化丁腈橡胶的结构与性能研究M olecular Structure and Properties ofH ydrogenated N itrile Rubber章菊华,王 珍,张洪雁,苏正涛(北京航空材料研究院,北京100095)ZH ANG Ju hua,WANG Zhen,ZH ANG H o ng y an,SU Zheng tao(Beijing Institute of Aeronautical M aterials,Beijing100095,China)摘要:使用红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC),热失重(T GA)等方法研究氢化丁腈橡胶(H NBR)分子结构与其低温、高温下物理性能之间的关系。
研究结果显示,H NBR橡胶在720~730cm-1处具有明显的(CH2)n(n>4)红外特征吸收峰,由此可以鉴别H N BR与丁腈橡胶(N BR);随丙烯腈含量及氢化度的增大,H N BR的初始热分解温度升高;分子结构中丙烯腈含量越大,玻璃化转变温度越高,其硫化胶的拉伸强度和恒定压缩永久变形越大,这与H NBR分子中交替结构单元增多引起的结晶有关。
关键词:氢化丁腈橡胶;分子结构;低温性能;高温性能;物理性能中图分类号:T Q333.7 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2011)02 0031 04Abstract:A relationship of molecular structure and phy sical proper ties at low and high temperatur es of hydr ogenated nitrile r ubber(H NBR)w as inv estig ated by Infrared(IR)Spectrosco py,Differential Scanning Caloricity(DSC)and T herm o Grav imetric Analy sis(T GA).It is show n that H NBR has character istic peak of the(CH2)n(n>4)in the backbone at720 730cm-1fo r identified H NBR from NBR.T he initial decomposition tem perature rose w ith the increase o f the acrylo nitrile content and hy drog enatio n.It is also co ncluded that the higher acry lonitr ile content,the hig her T g,tensile str ength and co mpr ession set of H NBR,w hich could be attributed to the crystallization caused by mo re content of repeat units.Key words:hy dro genated nitrile rubber;mo lecular structure;low temper ature pro perty;hig h temper ature pr operty;mechanical per fo rmance氢化丁腈橡胶(H NBR)是由丁腈橡胶(NBR)经催化加氢而制得的新型弹性体。
丁基橡胶与卤化丁基橡胶的结构_性能及发展状况
丁基橡胶分子链主要由碳碳单键组成， 可极化的双 键数目极少， 取代基对称， 无极性， 不饱和程度极低， 是 典型的非极性橡胶。因此丁基橡胶的电绝缘性和耐电晕 性能比一般合成橡胶好。丁基橡胶的水渗透率极低， 在 常温下的吸水速率比其它橡胶低， 仅为后者 １／１０～１／１５。
基于丁基橡胶的上述优越性能，进步目标时， 曾积极推广丁基橡胶应用于轮胎内胎， 并提出“轮胎内胎 丁基化”的口号。目前， 丁基橡胶在轮胎工业等部门成了 不可缺少的橡胶原料， 是制造轮胎内胎的最好胶种。 ２．３ 在医药用瓶塞上的应用［３， ６－ ７］
１０
总第 １５４ 期 ２００８ 年第 ４ 期（ 第 ３４ 卷）
安徽化工
基胶塞， 即所谓“２００４ 年医用橡胶瓶塞全部丁基化”。 ２．４ 其它应用［４］
丁基橡胶除了上述用途外， 还有以下用途： （ １） 化工设备衬里。由于丁基橡胶优异的抗化学腐 蚀性， 使之成为化工设备防腐蚀衬里的首选材料。丁基 橡胶在各种溶剂中体积溶胀非常低， 这也是丁基橡胶应 用于该领域的重要原因之一。 （ ２） 防护服装和防护用品。尽管许多塑料材料都具 有良好的隔离防护性能， 但只有弹性材料才可能兼顾低 渗透性和舒适性服装所必须的柔韧性。由于丁基橡胶对 液体和气体的低渗透性， 因此被广泛地用于防护服、雨 披、保护罩、防毒面具、手套、橡胶套鞋和长统靴。 （ ３） 化学电容器的密封。丁基橡胶在化学电容器密 封上的应用日益增多。对电容器密封的主要要求是： 在 整个使用寿命期内， 无论是端部还是外壳， 内表面均不 得泄漏电解液， 密封件还要防止外界的杂质进入电容 器， 避免由于渗透作用损耗电解液或杂质掺入。 （ ４） 空调器胶管和密封。由于法规对消耗臭氧层物 质氯氟烃的应用限制， 影响了致冷剂 Ｒ－ １２ 的应用， 而 Ｒ－ １３４ａ 正在成为一种可供选择的致冷剂。对于各种弹 性体材料在润滑剂／致冷剂介质中抗耐性试验表明， 丁 基橡胶对 Ｒ－ １３４ａ 显示了良好的抗渗透性。 （ ５） 管道缠绕带。丁基橡胶常被用作长达数百公里 的大直径钢管外包层， 这种管道主要用于输送原油和天 然气， 对这些长期埋在地下的管道的保护是十分重要的。 丁基橡胶外包层主要用于防止管道遭受氧侵蚀及水分的 渗透。管道的防护层是一种螺旋缠绕带， 它由柔软的塑料 支撑层与粘合剂组成。这种塑料一般用聚乙烯制作， 以耐 渗透的丁基橡胶为主体的粘合剂形成第二保护层。丁基 橡胶经特殊配合可以和聚乙烯保持良好的粘合。
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碳纳米管的表面处理
A) defect-group functionalization (MMA-graft) B) covalent sidewall functionalization (-COOH) C) noncovalent exohedral functionalization with surfactants （p-p bond,), D) noncovalent exohedral functionalization with polymers , E) endohedral functionalization with, for example, C60
第一定律： dU = dQ — dW
dU：形变过程体系内能变化 dQ：形变过程体系的热效应 dW：形变过程体系对外所做的功， dW = PdV +（- fdl）。 PdV为材料体积变化作的功， fdl为长度变化作的拉伸功, 负号表示外界对体系做功
橡胶弹性的热力学分析
第二定律： dS = dQ/T
dS：形变过程体系的熵变
橡胶交联新方法的研究（配位交联……）；
橡胶交联结构的表征与调控；
交联和补强的协同作用研究（补强性促进剂; 不饱和羧酸盐增强）
橡胶的绿色制备与绿色应用研究
微生物快速凝固天然橡胶的物理和化学问题研究；
可再生资源材料增强橡胶的研究（淀粉增强橡胶的方法及机理研究； 木质素增强橡胶的研究）； 废旧橡胶的高附加值利用的基础研究（橡胶沥青相互作用机制探索）
CNTs的分散和表面改性
超声波分散 研磨 高速剪切 共价键 非共价键
物理方法
化学方法
碳纳米管（CNTs）
力学性能 杨氏模量: 1TPa 拉伸强度: 100～600GPa
弹性应变可达18%
导电性能： 导电率 106 S*cm-1 导热性能：SWNTs 6000 W/m· K MWNTs 3000 W/m· K
橡胶的补强（高性能化）
橡胶的功能化填充
橡胶的补强——高性能化
粒径、结构性、表面活性是补强的三个要素
结合胶模型示意图
纳米（或超细）粒子增强橡胶的研究
蒙脱土 高岭土 纳米碳酸钙 纳米二氧化硅 纳米氢氧化镁 纳米炭黑 接枝炭黑 凹凸棒土 埃洛石纳米管……….。
橡胶/蒙脱土纳米复合材料
橡胶/蒙脱土纳米复合材料的XRD和TEM
N 1 kT (
1
2
பைடு நூலகம்
)
N 1 =N/(A 0 l0 ) -
单位体积内的网链数
理论计算与实验值比较
橡胶交联网络结构研究新课题
填充后的网络结构
大形变下的网络结构
橡胶交联网络结构的特征
双网络模型
该模型基于填充弹性体 在外力作用下，变形不 均匀以及填料粒子沿拉 伸方向取向的现象，将 填充弹性体分解成两个 网络：一是化学交联的 基体网络，一是填料粒 子充当交联键的填料弹性体网络（超网络， Supernetwork）。
橡胶/蒙脱土纳米复合材料力学性能
70
30 700 650 25
76
65 60 74
Elongation at break,%
600 550
Tensile strength,MPa
Tear strength, kN/m
20 500 15 450 400 10 350 300 5 250 0 5 10 15 20 25 30
3
C arl F riedrich G aus s (1777~ 1855)
2 2 2 2 W ( x , y , z ) dxdydz exp( ( x y z ) dxdydz
2=3/(2zb 2)
z – 链段数目 b – 链段长度
橡胶状 态方程
纳米（或超细）粒子增强橡胶的研究
纳米（或超细）粒子的表面改性及其在橡胶中分散技术的研究； 纳米(或超细)粒子/橡胶复合体系的界面与多层次网络结构研究； 纳米（或超细）粒子增强橡胶的机理与模型研究； 增强橡胶体系的多层次结构与动态性能（磨耗、疲劳、生热、滚动 阻力与抗湿滑性）的关系
橡胶交联的物理化学问题及新方法研究
50 45 40 35
72
70
68 30 25 66 0 5 10 15 20 25 30 35
C12Ma conten, phr
C12Ma content, phr
CH 2 CH 2 O H CH N C 12 H 24 Cl
3
甲基双（2-羟乙基）十二烷基氯化铵（C12Ma）
CH 2 CH 2 O H
∴dU = TdS – PdV + fdl
(橡胶材料形变过程体积基本不发生变化， 即有dV→0)
∴dU = TdS + fdl 即：f = （dU/dl）T，V + T（dS/dl）T，V
橡胶弹性的热力学分析
f =（dU/dl）T，V - T（dS/dl）T，V
（dU/dl）T，V＝0
f = - T（dS/dl）T，V
碳纳米管/硅橡胶复合材料
复合材料电阻率随压力增大而增大
复合材料电阻率随温度升高先增大后降低
橡胶的弹性理论
现象论 分子论
橡胶弹性网络理论的提出
E. Guth and H. Mark, Monatsh. Chem., 65, 93 (1934) W. Kuhn, Angew. Chem., 51, 640 (1938) W. Kuhn, J. Polym. Sci., 1, 380 (1946)
晶态结构 (crystal structure) 非晶结构 (no-crystal structure) 取向结构 (tropism structure) 织态结构 (interlaced structure )
2.国内外橡胶材料研究概况
橡胶研究论文（SCI）统计分析 研究目标 主要研究内容
上式表明，在橡胶等温拉伸时，内能几乎不变， 主要引起熵的变化，换句话说．橡胶弹性由熵变 引起，此种弹性称为熵弹性．
橡胶弹性热力学的本质：熵弹性
拉伸橡胶时外力所做的功
主要转为高分子链构象熵的减小
体系为热力学不稳定状态 去除外力体系回复到初始状态
结构特点——与塑料和纤维相比
分子链的规整性低：空间构型和序列结构 的有序性差 分子量及其分布：分子量低且分布宽 分子间作用力：比较小 分子链的柔顺性：好 材料的形态结构：织态结构
Shore A hardness
55
炭黑填充橡胶
炭黑的表面处理
Shear Aggregate of CB
Primary Particle
Grafted
Long Chain of Polymer
Short Chain of Polymer
溶胶-凝胶法原位生成Si2O增强橡胶
将含氧硅烷和硅烷偶联剂等加入橡胶基体材料中，并 使其在橡胶基体中发生原位水解、缩合反应，从而生 成Si2O ，达到增强橡胶的目的。 硅烷偶联剂在溶胶-凝胶技术中的作用是非常重要的, 主要是由于硅烷偶联剂的一端可与橡胶作用,进行化学 接枝或交联,而另一端可与含氧硅烷进行水解和缩合反 应,因此可使原位Si2O与橡胶间以化学键相连,从而提 高增强效果,还可防止Si2O与基体材料之间的相分离。
橡胶的分类
按照性能特性分：耐油；耐热…… 按照化学组成分：碳链；元素…… 按照来源分：合成；天然；再生 按照化学结构分：丁苯；乙丙……
通常的分类：来源+化学结构
各类橡胶的特性和用途
天然橡胶—— 顺丁橡胶—— 丁苯橡胶—— 氯丁橡胶—— 丁腈橡胶—— 乙丙橡胶—— 丁基橡胶—— 丙烯酸酯橡胶—— 氯醇橡胶—— 氟橡胶—— 硅橡胶——
3.橡胶材料研究课题的热点
橡胶的交联 橡胶的填充 橡胶的弹性理论
橡胶的交联
通过交联使线形分子成为网状分子
传统的橡胶交联（硫化）方式-化学交联
硫磺硫化 过氧化物硫化 酚醛树脂 醌类衍生物和马来酰亚胺硫化
……
橡胶传统交联的特征
共价键交联
1.交联橡胶是一种不熔，不溶的物质，很难再生利用 2.会对环境造成严重污染 3.交联用配合剂对人体有不同程度的危害（多环芳烃、 重金属离子等）-欧盟REACH环保法规
橡胶材料的结构与性能研究进展
化学化工学院 任文坛
主要内容
1.概述 2.橡胶材料研究概况 3.橡胶材料研究课题的热点 4.课题组的主要研究工作简介
1. 概述
基本说明 性能特点 结构特点
橡胶的发展历史
15世纪：美洲 ，天然橡胶 1823年：加工，英国 1839年：硫化，美国 1916年：碳黑补强性，美国 1918年：合成橡胶，德国 1932年：合成橡胶工业化
高聚物的结构
The struacture of polymer
高分子链内结 (structure of the chain):
近程结构 (short range structure) 远程结构 (long-distance structure)
高分子链间结构 (structure between chains) :
1997年以来SCI收录的橡胶研究论文统计结果
研究内容
橡胶及弹性体 （中国内地单位发表数） 其中 天然橡胶 橡胶合成 橡胶基共混物与合金 橡胶加工、流变与配合 橡胶增强、填充与复合材料 （其中纳米复合） 橡胶硫化 橡胶的回收与利用 橡胶动态应用性能 （ 疲 劳 /磨 耗 /生 热 /滚 阻 /抗 湿 滑 ） 915 3 .7 % 3363 2660 3400 2076 5008 （ 1437） 4052 1065 1 3 .7 % 1 0 .8 % 1 3 .8 % 8 .4 % 2 0 .4 % （ 5 .8 % ） 1 6 .5 % 4 .3 %