橡胶材料的结构与性能研究进展

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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

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

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

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

【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

橡胶纳米复合材料制备方法及性能研究进展
能 J 。纳 米 氧化锌在 轮 胎 中 的应 用 表 明 , 还 能 够 它 降低 动态 生 热 J 。纳 米 氧 化 铝 粒 子 加 入 橡 胶 中 可
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 。

14 导 电纳米 橡胶 复 合材 料 .
肃 ’科

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

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

丁基橡胶与卤化丁基橡胶的结构_性能及发展状况
丁基橡胶分子链的高饱和结构使之具有很高的耐 臭氧性和耐天候老化性, 以及具有较高的化学稳定性, 耐酸、耐碱、耐氧化还原。
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。

211060756_三元乙丙橡胶J-4090和6950C的结构与性能研究

211060756_三元乙丙橡胶J-4090和6950C的结构与性能研究

橡 胶 工 业CHINA RUBBER INDUSTRY272第70卷第4期Vol.70 No.42023年4月A p r.2023三元乙丙橡胶J -4090和6950C 的结构与性能研究靳紫昊,邹 华*(北京化工大学 北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京 100029)摘要:研究2种应用于汽车海绵密封条的牌号为J -4090和6950C 的三元乙丙橡胶(EPDM )的微观结构及其复合材料(包括密实胶和发泡胶)的性能。

结果表明:与EPDM 6950C 相比,EPDM J -4090的乙烯基质量分数较大,第三单体(亚乙基降冰片烯)质量分数较小,相对分子质量分布较宽;与EPDM 6950C 密实胶相比,EPDM J -4090密实胶的硫化速率和交联密度较小,抵抗变形的能力较差,硫化体系用量增大20%的EPDM J -4090密实胶的物理性能达到EPDM 6950C 密实胶一致的水平。

与EPDM 6950C 发泡胶相比,硫化体系用量增大20%的EPDM J -4090发泡胶的挤出胀大比略大,发泡特性和物理性能相近。

关键词:三元乙丙橡胶;海绵密封条;密实胶;发泡胶;微观结构;物理性能;发泡特性;挤出胀大比中图分类号:TQ333.4;TQ336.4+2 文章编号:1000-890X (2023)04-0272-06文献标志码:A DOI :10.12136/j.issn.1000-890X.2023.04.0272三元乙丙橡胶(EPDM )是乙烯和丙烯的共聚物中引入少量非共轭二烯烃作为交联点的通用橡胶。

由于其密度低、可大量填充填料和增塑剂以降低成本,且具有优异的电绝缘、耐臭氧和耐热空气老化等性能,因此EPDM 是发展很快的合成橡胶,可广泛应用于汽车、电力和建筑等行业[1-3]。

在EPDM 产品中,牌号为J -4090的国产和牌号为6950C 的进口EPDM 均为中等乙烯基含量、高第三单体含量的产品,主要应用于汽车门窗海绵密封条的制造。

橡胶材料的耐化学品性能

橡胶材料的耐化学品性能

橡胶材料的耐化学品性能橡胶是一种重要的工业材料,广泛应用于各个领域。

在某些工作环境中,橡胶材料需要具备良好的耐化学品性能,以保证其长期的可靠性和使用寿命。

本文将探讨橡胶材料的耐化学品性能及其相关研究进展。

一、橡胶材料的耐化学品性能概述橡胶材料的耐化学品性能指材料在化学品环境中保持其结构和性能的能力。

化学品环境包括酸、碱、溶剂、油类等广泛的化学物质。

一般来说,耐化学品性能好的橡胶材料应具备以下特点:1. 耐腐蚀性:橡胶材料应能够抵御化学物质对其表面的侵蚀和腐蚀,防止材料的损伤和老化。

2. 耐溶解性:橡胶材料应能在化学品中保持其物理结构的稳定性,不会因为化学物质的侵入而发生溶解或膨胀变形。

3. 耐吸附性:橡胶材料应具备较低的吸附性能,不会因吸附化学物质而造成材料的改变或降解。

二、橡胶材料的耐化学品性能测试方法为了评估橡胶材料的耐化学品性能,科学家们提出了多种测试方法。

以下是其中常见的几种方法:1. 耐介质浸泡试验:通过将橡胶样品浸泡在化学物质中一定时间后,观察样品的变化情况,如质量变化、外观变化等,来评估材料的耐化学品性能。

2. 耐溶解性试验:将橡胶样品与化学物质接触,观察样品在化学品中的溶解程度,可以通过测量样品的体积变化来评估材料的耐溶解性。

3. 耐腐蚀性试验:将橡胶样品暴露在具有腐蚀性的化学物质中,通过测量样品的质量损失和表面变化等来评估材料的耐腐蚀性能。

4. 物理性能测试:通过测量橡胶材料的硬度、拉伸强度、断裂伸长率等物理性能指标来推测材料的耐化学品性能。

三、橡胶材料的改性提升耐化学品性能除了选用具有良好耐化学品性能的橡胶原料外,改性也是提升橡胶材料耐化学品性能的一种重要途径。

以下是几种常见的改性方法:1. 橡胶配方的优化:通过调整橡胶材料的配方,改变其中的填料、增塑剂、交联剂等成分比例,以提高材料的耐化学品性能。

2. 表面处理:通过在橡胶材料的表面进行特殊处理,如改性涂层、表面改性等,来增强材料与化学品的耐受能力。

橡胶材料的抗震性能

橡胶材料的抗震性能

橡胶材料的抗震性能橡胶材料是一种常用的抗震材料,在地震灾害中发挥着重要的作用。

它具有良好的弹性和耐震性能,能够有效减少结构物的震动,降低地震对人员和财产的危害。

本文将从橡胶材料的特性、应用领域和发展趋势等方面进行探讨,旨在进一步了解橡胶材料在抗震中的重要性和潜力。

一、橡胶材料的特性橡胶材料具有以下几个重要特性:1. 弹性:橡胶材料具有良好的弹性,能够在地震发生时迅速弯曲、折叠和承载荷载。

其高度可变形性使得结构物能够吸收和耗散地震能量,减少震动传递。

2. 耐震性:橡胶材料具有优异的耐震性能,能够在地震荷载下保持其物理和机械性能的稳定性。

其能够有效分散地震荷载,减小结构变形,降低土地震害。

3. 耐候性:橡胶材料具有较好的耐候性,能够在露天条件下长期使用而不断裂、老化。

这使得橡胶材料能够广泛应用于各种地震灾害环境中。

二、橡胶材料的应用领域橡胶材料在地震工程领域中具有广泛的应用。

主要包括以下几个方面:1. 橡胶隔震器:橡胶隔震器是一种常见的地震减灾装置,被广泛应用于桥梁、建筑物和重要设备的地震减振工程中。

它能够减小地震的冲击力和振动,保护结构物的稳定和安全。

2. 橡胶支座:橡胶支座是一种在地震荷载下具有良好变形和耗能性能的结构支撑装置。

它能够有效降低地震带来的荷载传递和结构变形,提高结构的抗震性能。

3. 橡胶防震垫:橡胶防震垫常用于建筑地基和桥梁支座下,能够减小地震波在结构和基础之间的传递,降低地震对结构的影响。

4. 橡胶抗震材料:橡胶抗震材料可以用于结构加强和维修工程中,通过增加结构的抗震能力来提高结构的整体安全性。

三、橡胶材料的发展趋势随着地震工程的发展,橡胶材料在抗震性能方面也在不断创新和改进。

未来的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 新材料研发:为了提高抗震性能,研究人员正在开发新型橡胶材料。

例如,炭纤维增强橡胶材料具有更高的强度和刚度,可应用于抗震结构中。

2. 结构系统优化:橡胶材料的应用需要与结构系统相匹配。

橡胶关键技术研发和应用综述

橡胶关键技术研发和应用综述

橡胶关键技术研发和应用综述一、绪论橡胶是一种高分子材料,在现代工业中应用广泛,广泛应用于汽车制造、轮胎制造、建筑材料、医疗器械等领域。

但是随着社会经济发展和科技创新的推进,橡胶技术研发也面临着新的挑战。

本文将通过对橡胶技术在新材料制备、改性增强、加工工艺、质量控制等方面的研究进展和应用实践进行综述。

二、新材料制备技术在橡胶行业的发展过程中,新材料制备技术是一个至关重要的环节。

随着生态环境保护意识逐步增长,橡胶制品的可持续发展成为了产业发展的重要体现。

1、天然橡胶生产技术的研发天然橡胶是获得天然资源中的一种橡胶材料,具有独特的物理、化学和机械特性。

为了提高天然橡胶的质量和使用寿命,研发人员利用新材料制备技术,提高了天然橡胶的粘合性能和防水性能。

同时,采用分子筛和改性技术,提高了天然橡胶的耐热性和机械性能。

2、合成橡胶制备技术的研发合成橡胶是通过化学合成得到的一种橡胶材料,具有优异的机械强度、耐热性和化学性质。

随着科技的发展,合成橡胶的种类不断增加。

通过合理的药品配方和反应条件的优化,合成了耐油橡胶、高韧性橡胶、超高分子量橡胶等新品种。

同时,新型纳米复合材料应用于合成橡胶制备中,提高了橡胶的强度和耐磨性。

三、改性增强技术改性增强技术是指通过对橡胶材料的分子结构和物理性质进行调整和改变,从而达到增强橡胶的机械性能、耐磨性和耐老化性的目的,来提高橡胶制品的质量和使用寿命。

1、硅烷偶联剂技术硅烷偶联剂技术是目前应用比较广泛的橡胶改性技术。

硅烷偶联剂可在橡胶表面形成与填料相互作用的化学键合,从而增强橡胶和填料之间的结合力,提高橡胶的耐磨性和耐老化性。

同时,还可以降低橡胶的热分解温度,提高橡胶的质量。

2、插层增强技术插层增强技术是指将有机或无机填料插层于橡胶分子链之间,从而达到增强橡胶性能的目的。

该技术可以在一定程度上提高橡胶的机械强度、耐磨性和耐老化性。

同时,插层增强技术还可以有效地降低填料在橡胶中的聚集度,提高了橡胶的加工性能。

丁基橡胶与卤化丁基橡胶的结构_性能及发展状况

丁基橡胶与卤化丁基橡胶的结构_性能及发展状况

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(Polybutadiene Rubber,简称BR)和卤化丁基橡胶(Chlorobutyl Rubber,简称CIIR)是两种具有不同化学结构和性能的橡胶材料。

以下将分别对丁基橡胶和卤化丁基橡胶的结构、性能以及发展状况进行详细介绍。

丁基橡胶是一种由1,3-丁二烯通过聚合反应制得的合成弹性体。

其结构由丁二烯的聚合引发自由基形成线性链状分子组成。

丁基橡胶具有优秀的弹性和耐磨性,但在低温下表现较差。

丁基橡胶耐热性较好,能够在高温下保持较好的物理性能。

此外,丁基橡胶具有较好的电绝缘性能和抗氧化性能。

卤化丁基橡胶是在丁基橡胶的基础上经过氯化处理得到的一种高氯含量的橡胶材料。

氯化可以改变橡胶的结构,使其具备更好的气密性和耐化学品性能。

CIIR具有丁基橡胶的弹性和耐磨性,同时具有氯化后的优异性能。

CIIR具有优异的气密性、耐油性、耐化学品性能和抗氧化性能。

同时,CIIR与其他橡胶具有较好的粘合性能,可与氯丁橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)等配合使用,使得其在橡胶制品中有广泛应用。

丁基橡胶和卤化丁基橡胶的发展状况如下:丁基橡胶的发展主要集中在改性和应用方面。

通过控制聚合反应条件和添加引发剂、抑制剂等改善丁基橡胶的性能,提高其在不同领域的应用。

例如,通过引入交联剂可以增加丁基橡胶的耐磨性和抗老化性能;通过改变聚合温度和聚合时间可以改善丁基橡胶的低温性能。

此外,丁基橡胶广泛应用于轮胎、汽车密封件、橡胶管、橡胶制品等领域。

卤化丁基橡胶的发展主要是提高氯化反应的选择性和氯化度。

目前,氯化反应已较为成熟,可以实现较高的氯化度。

然而,氯化反应还存在一定的技术难题,如氯化度不均匀、氯化时间长等问题。

因此,提高氯化反应的选择性和氯化度仍然是卤化丁基橡胶的发展方向。

卤化丁基橡胶广泛应用于制药、食品、化工等领域,因其优异的气密性和耐化学品性能而得到广泛应用。

综上所述,丁基橡胶和卤化丁基橡胶具有不同的结构和性能,各自在不同领域有广泛应用。

橡胶材料的性能和结构研究

橡胶材料的性能和结构研究

橡胶材料的性能和结构研究橡胶是一种高分子材料,具有优异的弹性和可塑性,是现代工业中不可或缺的重要材料之一。

对橡胶材料的性能和结构研究具有重要的意义,可以深入了解橡胶的特性和应用价值,并为橡胶材料的改良和优化提供科学依据。

一、橡胶材料的性能研究1.弹性橡胶材料具有高度的弹性,能够在受到外力作用后自动恢复原状。

这种弹性是由于橡胶分子链结构的特殊性质所决定的。

橡胶的分子链呈螺旋式结构,能够自由伸展和收缩,当受到外力作用后可以自动恢复原状,从而具有出色的弹性。

2.可塑性橡胶材料具有优秀的可塑性,能够在受到外力作用时改变形状,其分子链结构的特殊性质是其可塑性的关键。

橡胶分子链的交联结构有效地限制了分子链的运动,使其在受到外力作用时能够改变形状,从而具有出色的可塑性。

3.耐磨性橡胶材料具有优异的耐磨性,在使用过程中不易磨损和破坏。

这种耐磨性是由橡胶分子链结构的特殊性质和其化学反应的特殊性质所共同决定的。

橡胶的分子链具有很强的交联能力,使其在受到外力时能够有效地分散压力,防止橡胶材料的破坏。

二、橡胶材料的结构研究橡胶材料的结构是其性能的决定因素之一,对橡胶材料的结构研究具有重要的意义,可以为橡胶材料的制备和应用提供科学依据。

1.分子链结构橡胶材料的分子链结构是其性能的重要决定因素之一。

橡胶的分子链呈螺旋状,能够在受到外力作用时自由伸展和收缩,从而具有出色的弹性和可塑性。

橡胶分子链的长度和分子结构对橡胶材料的性能有很大影响,因此对橡胶材料的分子链结构进行深入研究具有重要的意义。

2.交联结构交联结构是橡胶材料的另一重要结构。

橡胶分子链能够进行交联反应,形成交联结构,从而具有出色的耐磨性和抗拉性。

交联结构的形成和交联密度对橡胶材料的性能有很大的影响,因此对橡胶材料的交联结构进行深入研究具有重要意义。

3.添加剂结构橡胶材料的添加剂是其性能的调节因素,影响橡胶材料的强度、硬度、韧性等性能。

添加剂可以是防老化剂、增塑剂、强化剂等,在橡胶材料的制备和应用过程中起到非常重要的作用。

车辆橡胶悬置系统的研究进展

车辆橡胶悬置系统的研究进展

车辆橡胶悬置系统的研究进展车辆橡胶悬置系统是指利用橡胶材料作为弹簧来减震和减振的汽车悬挂系统。

随着汽车工业的发展,橡胶悬置系统的研究也在不断深入,以满足人们对舒适性和安全性的需求。

本文将从橡胶材料的优势、系统结构和研究进展三个方面对车辆橡胶悬置系统进行深入探讨。

一、橡胶材料的优势橡胶材料作为车辆悬置系统的主要材料之一,具有许多优势。

橡胶具有良好的弹性和阻尼特性,可以有效地减震和减振。

橡胶材料具有较好的耐疲劳性和耐磨损性,可以满足汽车长时间运行的需求。

橡胶材料的重量轻、成本低、制造工艺简单,可以减轻车辆整体重量,提高燃油效率,并降低生产成本。

橡胶材料在车辆悬置系统中具有独特的优势,为系统的性能提升提供了重要支持。

二、系统结构车辆橡胶悬置系统一般由弹簧、减震器、防倾杆和橡胶支撑等组成。

弹簧承担着支撑车身重量和缓冲路面不平的作用,而橡胶支撑则起到缓冲和隔振的作用。

减震器则主要用于阻尼弹簧振动,提高行车稳定性和乘坐舒适性。

而防倾杆则可以减少车身倾斜,提高车辆操控性。

橡胶材料作为系统的主要弹性元件,起到了至关重要的作用,直接影响着车辆的悬挂性能和舒适性。

三、研究进展随着汽车工业的发展,车辆橡胶悬置系统的研究也在不断深入,涌现出许多新的技术和材料。

在橡胶材料方面,新型的聚合物材料和复合材料被广泛应用于橡胶悬置系统中,具有更高的强度、耐疲劳性和耐磨损性。

在系统结构方面,一些新型的悬挂结构设计被提出,如主动悬挂和半主动悬挂系统,可以根据路况和车速变化实时调节车辆悬挂刚度和减震阻尼,提高行车稳定性和乘坐舒适性。

一些新型的电子控制系统和传感器技术也被应用于车辆悬挂系统中,可以实现对车辆悬挂系统的智能化控制和监测,提高系统的性能。

随着电动汽车的普及和发展,车辆橡胶悬置系统也面临着新的挑战和机遇。

电动汽车的电池重量较大,对悬挂系统的要求更高,需要更高的减震能力和稳定性。

针对电动汽车的橡胶悬置系统研究也日益受到关注,将会有更多的创新技术被应用在此领域。

橡胶材料的拉伸和压缩性能研究

橡胶材料的拉伸和压缩性能研究

橡胶材料的拉伸和压缩性能研究橡胶作为一种重要的弹性材料,在各个领域中都有广泛的应用。

其中,橡胶材料的拉伸和压缩性能是评价其机械性能的关键指标。

本文将对橡胶材料的拉伸和压缩性能进行探究。

一、拉伸性能研究拉伸性能是指橡胶材料在外力作用下的延展性和抗拉强度。

首先,我们来讨论橡胶材料的延展性。

橡胶在拉伸过程中具有明显的拉伸特性,当外力作用于橡胶材料上时,橡胶会随之延展。

这种延展性的大小与橡胶的材料特性和结构有关。

一般来说,硬度较低的橡胶具有更好的延展性。

此外,橡胶材料的延展性还与温度有关,温度越高,橡胶的延展性越好。

接下来,我们来研究橡胶材料的抗拉强度。

抗拉强度即橡胶材料在拉伸过程中能承受的最大张力。

抗拉强度是评价橡胶材料抗拉能力的指标之一,通常用来衡量橡胶材料在外力作用下的稳定性和耐久性。

二、压缩性能研究压缩性能是指橡胶材料在外力作用下的压缩变形和弹性恢复能力。

与拉伸性能不同,压缩性能主要涉及橡胶材料在受力情况下的变形和回弹过程。

橡胶材料在受压时具有很好的变形能力,可以承受较大的压力而不会出现永久性变形。

压缩弹性模量是评价橡胶材料压缩性能的一项重要指标。

压缩弹性模量反映了橡胶材料在受压过程中的变形能力和回弹能力。

一般来说,压缩弹性模量越小,橡胶材料的弹性恢复能力越好。

三、拉伸与压缩性能的相关性研究橡胶材料的拉伸性能和压缩性能之间存在一定的相关性。

通常情况下,延展性较好的橡胶材料其压缩性能也比较好。

这是因为延展性好的橡胶材料在受力过程中具有较大的变形能力,能够更好地承受外力的作用。

同时,延展性好的橡胶材料回弹能力也较好,能够较好地恢复到初始状态。

然而,并非所有延展性好的橡胶材料都具有良好的压缩性能,因为压缩性能还与材料的组成和结构有关。

有些橡胶材料在拉伸过程中延展性好,但在受压过程中会出现易变形和永久性变形的问题。

为了更深入地研究拉伸和压缩性能之间的关系,需要考虑橡胶材料的材料特性、结构设计和工艺参数等因素,并进行系统的实验研究。

橡胶材料的力学性能研究

橡胶材料的力学性能研究

橡胶材料的力学性能研究橡胶材料是一种具有特殊力学性能的材料,广泛应用于各个领域,如汽车制造、航天工程、建筑工程等。

在日常生活中,我们也可以看到橡胶材料的存在,比如橡胶管、橡胶垫等。

了解橡胶材料的力学性能对于材料的设计和应用至关重要。

本文将从橡胶材料的弹性、拉伸和耐磨性等方面进行研究,探讨橡胶材料的力学性能。

首先,我们来讨论橡胶材料的弹性。

橡胶材料具有高度的弹性,即使在受力后可以迅速恢复原状。

这是因为橡胶材料的分子结构中含有许多橡胶弹簧,当受到外力作用时,这些弹簧会发生变形,但当力消失时,它们会迅速恢复原来的形状。

这使得橡胶材料在各种应用中具有良好的缓冲和隔振效果。

此外,橡胶材料的弹性还使得其能够适应各种形状和尺寸的物体,提供更好的密封性能和稳定性。

接下来,我们将研究橡胶材料的拉伸性能。

橡胶材料具有出色的拉伸强度和延展性,能够在受到拉力时承受很大的变形而不断裂。

这是因为橡胶材料中的分子链结构具有很高的延展性,可以通过变形和滑动来适应外界力的作用。

同时,橡胶材料由于其柔软性能,使得其在受到外力时能够分散应力,降低材料的应力集中程度,提高材料的耐用性和寿命。

橡胶材料的拉伸性能对于工程设计和应用中的安全性和可靠性至关重要。

除了弹性和拉伸性能,我们还需要关注橡胶材料的耐磨性。

橡胶材料的耐磨性是指材料在摩擦和磨损过程中的性能表现。

橡胶材料通常具有较好的抗磨损性能,可以在高速摩擦和重负荷下保持其形状和性能。

这主要是由于橡胶材料的分子结构中的交联结构和分散相的存在,能够在摩擦过程中吸收和分散热量,减小摩擦表面的磨损。

同时,橡胶材料的耐老化性能也是其耐磨性的重要因素,较好的耐老化性能可以提高材料的使用寿命和稳定性。

综上所述,橡胶材料的力学性能研究十分重要。

通过对橡胶材料的弹性、拉伸和耐磨性等方面进行研究,我们可以更好地了解橡胶材料的特性和工作原理,从而设计出更加适用的材料和产品。

此外,深入研究橡胶材料的力学性能还可以为相关的工程领域提供依据和指导,提高设备和结构的稳定性和安全性。

橡胶复合材料的制备、结构及其性能研究的开题报告

橡胶复合材料的制备、结构及其性能研究的开题报告

反应型有机修饰水滑石/橡胶复合材料的制备、结构及其性能研究的开题报告一、研究背景随着人们对环境保护的重视,有机修饰水滑石/橡胶复合材料作为一种新型绿色材料备受研究者的关注。

有机修饰水滑石是将表面活性剂或其他有机分子与水滑石表面反应制得的具有特殊表面性质的复合材料。

与传统的母体材料相比,有机修饰水滑石具有更优异的物理和化学性质,因此其在橡胶等复合材料中的应用前景广阔。

然而,对于有机修饰水滑石/橡胶复合材料的制备、结构及其性能的研究还比较薄弱。

因此,本次研究旨在通过反应型有机修饰法,制备出具有较优异物理化学性质的有机修饰水滑石/橡胶复合材料,并研究其结构及其在材料应用中的性能。

二、研究目的本次研究的主要目的是:1. 通过反应型有机修饰法制备出有机修饰水滑石/橡胶复合材料,并考察反应条件对复合材料结构和性能的影响。

2. 运用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等技术,对制备的复合材料进行形貌、微观结构的分析和表征。

3. 通过拉伸实验、磨损实验等方法,测试有机修饰水滑石/橡胶复合材料的物理化学性能,探究其在材料应用中的优越性能。

三、研究内容及技术路线1.反应型有机修饰法制备有机修饰水滑石/橡胶复合材料采用反应型有机修饰法,将三氯甲烷中的掺有适量表面活性剂的水滑石与乙烯基硅油(EVS)、丁二酸或异辛酸等有机酸反应,制得有机修饰水滑石。

在有机修饰水滑石的基础上,采用磨料法或混合法制备有机修饰水滑石/橡胶复合材料。

2. 形貌、微观结构的表征运用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等技术,对制备的复合材料进行形貌、微观结构的分析和表征。

3. 物理化学性能测试采用拉伸实验、磨损实验等方法,测试有机修饰水滑石/橡胶复合材料的物理化学性能,探究其在材料应用中的优越性能。

四、研究意义本次研究通过反应型有机修饰法制备有机修饰水滑石/橡胶复合材料,并从复合材料的结构和性能等方面开展研究,不仅有助于深入了解复合材料的制备过程和本质性质,还可以丰富材料领域的应用研究,推动绿色材料应用的开发和推广。

硅橡胶的研究进展

硅橡胶的研究进展

硅橡胶的研究进展硅橡胶是一种重要的有机高分子材料,具有优异的耐高温、耐低温、耐候、电气绝缘等特性,因此在航空航天、电子电气、汽车制造、医疗器械等领域得到广泛应用。

随着科学技术的发展,硅橡胶材料的研究和应用也在不断深入和发展。

目前,硅橡胶市场正面临着许多发展机遇和挑战。

其中,一些新型的硅橡胶材料和制备方法的出现,为硅橡胶的应用拓展了新的领域。

例如,以聚硅氧烷为软段、以聚硅氮烷为硬段的硅氮橡胶,具有优异的耐高温性能和机械强度,成为航空航天、汽车制造等领域的新宠。

此外,一些新的制备方法如微波辐射固化、等离子体表面修饰等,也为硅橡胶的制备和应用提供了新的可能。

为了更好地了解硅橡胶的研究现状和发展趋势,我们采用了文献调研和实验研究相结合的方法。

首先,我们对国内外相关文献进行了系统梳理和分析,了解硅橡胶的最新研究动态和发展趋势。

同时,我们也设计了一系列实验,对不同种类的硅橡胶材料进行了性能测试和表征,以便更好地掌握其内在规律和实际应用性能。

通过文献调研和实验研究,我们发现了一些有趣的事实。

首先,硅橡胶市场正在呈现出快速增长的趋势,特别是在一些新兴领域如新能源、环保等的应用前景非常广阔。

其次,新的硅橡胶材料和制备方法的研究也在不断进行,为硅橡胶的应用提供了更多的可能性。

最后,硅橡胶在生物医学领域的应用研究也正在深入开展,有望在医疗器械、生物材料等领域实现更多突破。

总之,硅橡胶作为一种重要的有机高分子材料,在多个领域的应用前景非常广阔。

随着科学技术的不断发展和进步,我们相信硅橡胶的研究和应用也将不断取得新的成果和突破。

未来的硅橡胶领域将更加注重材料的性能提升、制备方法的创新以及新应用领域的拓展,同时,还将大力加强硅橡胶在生物医学等领域的应用研究,为人类的生产和生活带来更多的便利和福祉。

此外,为了应对全球环境和资源的挑战,未来的硅橡胶研究将更加注重绿色、可持续发展。

通过采用环保型原料、优化制备工艺、减少生产过程中的能耗和排放等方式,提高硅橡胶的环保性能和生产效益。

橡胶材料的结构与性能研究进展

橡胶材料的结构与性能研究进展

橡胶材料的结构与性能研究进展橡胶材料是一类重要的弹性材料,广泛应用于汽车制造、航空航天、建筑工程、电子产品等领域。

随着科学技术的发展,对橡胶材料的结构与性能进行研究成为了热点话题。

本文将从橡胶材料的结构和性能两个方面来进行探讨,以期对橡胶材料的研究进展有一个全面的了解。

首先,橡胶材料的结构研究主要集中在两个方面:化学结构和物理结构。

橡胶的化学结构是指橡胶分子链中碳原子和氢原子的结构排列方式,以及其中的各种化学键的类型和数量。

橡胶的化学结构对其性能起着关键作用。

近年来,研究者们通过使用先进的技术手段,如核磁共振、红外光谱等方法,对橡胶的化学结构进行了深入研究。

他们发现,化学结构的改变可以直接影响橡胶材料的强度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。

橡胶材料的物理结构是指橡胶分子链的排列方式以及分子链之间的相互作用。

橡胶材料通常具有高度交联的三维网络结构,这种结构赋予了橡胶材料良好的弹性和可拉伸性。

近年来,研究者们利用原子力显微镜、扫描电子显微镜等技术手段,对橡胶材料的物理结构进行了深入研究。

他们发现,通过控制橡胶材料的物理结构,可以调控其力学性能、热性能以及电性能等方面的性能。

其次,橡胶材料的性能研究涉及到多个方面:力学性能、热性能、电性能等。

力学性能是指橡胶材料在外力作用下的应变能力和恢复能力。

研究者们通过实验方法研究了橡胶材料的拉伸强度、硬度、韧性等力学性能。

热性能是指橡胶材料在不同温度下的稳定性和可塑性。

研究者们利用热重分析、热膨胀仪等方法研究了橡胶材料的热膨胀系数、热导率、热稳定性等性能。

电性能是指橡胶材料在电场作用下的导电性和绝缘性。

研究者们通过电学测试和电学模型的建立,研究了橡胶材料的电导率、电介质常数等性能。

最后,橡胶材料的结构与性能研究的进展为橡胶材料的开发和应用提供了重要的理论和实验基础。

通过对橡胶材料的结构和性能进行深入研究,可以改善橡胶材料的性能,并开发出更具优势的橡胶材料。

例如,通过调控橡胶材料的化学结构和物理结构,可以提高橡胶材料的强度和耐磨性,从而应用于航空航天领域。

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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 %
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