国外橡胶改性的一些研究进展

氟橡胶的改性与发展

氟橡胶的改性研究进展氟橡胶是上世纪50年代研制成功的主链或侧链的碳原子上连有氟原子的高分子弹性体。

氟橡胶具有优异的耐热性、耐候性、耐臭氧性、耐油性、耐化学品性，气体透过率低，且属于自熄型橡胶。

氟橡胶的缺点是弹性和耐寒性能差、加工性不良，而且价格颇为昂贵。

40多年来，其性能不断改进，使其已广泛地在各种要求耐介质、耐高温的密封部位、胶管、胶布和油箱等获得应用，成为不可替代的特种橡胶。

1 氟橡胶的主要性能1.1 常态下的力学性能 26型氟橡胶一般经配合后拉伸强度为10～20MPa；伸长率150%～300%；撕裂强度在20～40kN/m之间，但是它的弹性较差。

氟橡胶的摩擦系数(0.8)比丁腈橡胶的摩擦系数(0.9～1.5)小。

1.2 耐高温性能目前，氟橡胶的耐高温性能极好。

氟橡胶在200～250℃下可长期工作，在300℃时也可短时间工作，F246的耐热性能比F26略好。

氟橡胶的拉伸强度和硬度随温度升高而明显下降。

拉伸强度和硬度的变化特点是，在150℃以下，随温度升高而迅速降低；在150-260℃之间，随温度升高，下降趋势缓慢，见表1。

表1氟橡胶在不同温度下的性能变化━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 性能24℃ 50℃ 204℃ ─────────────────── 拉伸强度，MPa 16.8 3.4 2.0 拉断伸长率，% 330 120 80 邵尔A硬度，度 75 65 63━━━━━━━━━━━━━━━━━━━1.3 耐腐蚀性能氟橡胶具有卓越的耐腐蚀性能。

它对有机液体、不同燃料油和润滑油的稳定性优异，对大部分无机酸、碳氢化合物、苯和甲苯有良好的抗腐蚀性，仅仅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺类化合物。

1.4 耐热水和过热蒸汽的性能橡胶对热水作用的稳定性，不仅取决于本体材料，而且决定于胶料的配合技术。

对氟橡胶来说，用过氧化物硫化的氟橡胶优于用胺类和酚类硫化体系的胶料。

应该说，氟橡胶的耐热水和过热蒸汽性能一般，它不如乙丙橡胶，在180℃×24h的过热水浸泡后体积变化不超过10%，物理性能没有太大的变化。

天然橡胶改性及其性能分析研究

天然橡胶改性及其性能分析研究近年来，天然橡胶的改性成为了研究的热点之一。

天然橡胶主要来源于橡树，是一种天然高分子材料。

在橡胶制品的生产中，为了满足特定的要求，通常需要对天然橡胶进行改性。

本文将介绍天然橡胶改性及其性能分析的研究。

一、天然橡胶的改性方法目前，天然橡胶的改性方法主要包括以下几点：1.物理改性物理改性是通过改变天然橡胶的物理状态，如加热、拉伸、压缩等方式来实现改性。

比如，加热可以使天然橡胶的流动性增强，并使其粘附性增强，从而使其与其他物质结合更紧密；拉伸可以增强天然橡胶的韧性和延展性；压缩可以使天然橡胶的强度增加。

2.化学改性化学改性是通过向天然橡胶中添加化学药剂，如酸、碱或有机物质等来改变其结构和性能。

比如，硫化是一种常用的化学改性方法。

硫化过程中，通过加热将硫化剂与天然橡胶中的双键反应，形成交联结构，从而使其力学性能提高。

3.生物改性生物改性是通过利用微生物、菌类等生物体或其代谢产物，来对天然橡胶进行改性。

比如，利用微生物酵素或酸水解液等对天然橡胶进行水解反应，得到水解天然橡胶，其性能比天然橡胶更优异。

二、天然橡胶的性能分析天然橡胶的改性不仅是为了提高其特定性能，还可以对其进行全面的性能分析。

下面将介绍一些常见的天然橡胶性能指标：1.拉伸性能强度和延伸率是评价天然橡胶拉伸性能的重要指标。

天然橡胶可以在拉伸状态下保持较高的强度，同时可以在一定程度内进行延伸。

2.耐热性天然橡胶的耐热性指其在高温环境下的物理和化学稳定性。

这个性能与天然橡胶结构有关，其中硫化交联结构对耐热性的提升有很大的帮助。

3.耐寒性天然橡胶的耐寒性指其在低温环境下的物理和化学稳定性。

这个性能与天然橡胶结构有关。

4.氧化稳定性天然橡胶中含有的自由基很容易和氧气发生化学反应，导致结构损坏。

因此，氧化稳定性也是一个重要的性能指标。

5.耐磨性天然橡胶的耐磨性指其在磨损及摩擦环境下的性能表现。

天然橡胶可以承受一定程度的磨损和摩擦，但不同的改性方法会对其耐磨性产生不同的影响。

丁苯橡胶接枝改性的研究进展及应用

丁苯橡胶接枝改性的研究进展及应用学院：**************班级：*********姓名：******学号:**********丁苯橡胶接枝改性的研究进展及应用摘要:介绍了丁苯橡胶接枝改性的机理, 综述了近几年来丁苯橡胶接枝改性方法的研究进展。

同时,对丁苯橡胶接枝产物的应用及其前景作简要展望。

关键词:丁苯橡胶；接枝；改性；应用丁苯橡胶(SBR)是苯乙烯和丁二烯2种单体共聚生成的弹性体共聚物, 是耗量最大的通用橡胶之一,应用广泛。

与一般通用橡胶相比,SBR具有较好的耐磨性、耐热性和耐老化性能，易与其他非极性橡胶并用,但其生胶强度低,黏合性差,不易增韧极性塑料。

因此为了拓宽SBR 的应用范围,需要对其进行改性。

常用的改性方法有共混法、接枝法、环氧化法。

其中,接枝法操作简便经济,接枝产品灵活多变,是改善SBR 的使用性能、扩大SBR 应用范围的主要方法之一。

SBR 的接枝改性是一种二烯烃聚合物的接枝,以双键和烯丙基氢为接枝点。

通过接枝聚合反应,可以将极性、非极性的基团或链段和高弹性的两链段键接在一起,从而赋予SBR许多特殊的性能。

笔者介绍了丁苯橡胶接枝改性的机理,对SBR接枝改性方法及应用进行概述。

1. SBR接枝机理以SBR /苯乙烯体系进行溶液接枝改性为例。

引发剂受热分解成初级自由基, 一部分引发苯乙烯聚合成均聚物,另一部分与SBR 大分子加成或转移,进行下列3种反应而产生接枝点。

第1种: 初级自由基与乙烯基侧基双键加成第2 种: 初级自由基与SBR主链中的双键加成第3 种: 初级自由基夺取丙烯基氢而链转移其中R代表初级自由基,上述3种反应的反应速率常数依次为K1> K2> K3。

可知,第1种和第2种更加有利于接枝反应。

2. 接枝改性方法接枝改性是通过引发剂提供活性种,产生接枝点,聚合后形成接枝产物。

接枝产物的性能及应用决定于主、支链的组成结构和长度以及支链数。

接枝改性方法具有操作简单、接枝单体灵活多变的优点,是非常有潜力的方法之一。

端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究

端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究摘要：环氧树脂是一种重要的高分子材料，在工程领域有着广泛的应用。

环氧树脂的脆性和低韧性限制了其在一些领域的应用。

本文研究了利用端羧基丁腈橡胶对环氧树脂进行改性以提高其韧性和强度的方法。

实验结果表明，端羧基丁腈橡胶能够有效地增韧环氧树脂，并且改性后的环氧树脂具有较好的力学性能和耐热性能。

这些研究结果对于提高环氧树脂的性能，拓展其应用领域具有重要意义。

关键词：端羧基丁腈橡胶；环氧树脂；增韧改性；力学性能；耐热性能1. 引言环氧树脂是一种重要的高分子材料，具有优异的绝缘性能、耐腐蚀性能和机械性能，广泛应用于航空航天、电子、汽车等领域。

由于其分子结构中存在大量的环氧基团，导致环氧树脂具有较高的硬度和脆性，限制了其在一些领域的应用。

如何提高环氧树脂的韧性和强度成为了研究的热点之一。

2. 实验方法实验所用的环氧树脂为商业级别的环氧树脂，端羧基丁腈橡胶为工业级别的端羧基丁腈橡胶。

实验使用的溶剂为甲苯，催化剂为二甲基苯酚。

所有试剂均为分析纯试剂，按照一定的比例配制而成。

(1) 将环氧树脂和端羧基丁腈橡胶按一定的比例加入甲苯中，并在搅拌下进行混合，得到预混物。

(2) 在预混物中加入一定量的催化剂，并在恒温条件下进行反应。

(3) 将反应得到的树脂溶液倒入模具中，并在一定的温度下进行固化。

固化后取出样品，进行后续的力学性能和耐热性能测试。

3. 结果与讨论3.1 力学性能测试利用万能材料试验机对改性后的环氧树脂样品进行了拉伸测试和冲击测试。

实验结果表明，端羧基丁腈橡胶的加入显著提高了环氧树脂的拉伸强度和冲击韧性。

通过对比分析，发现随着端羧基丁腈橡胶含量的增加，环氧树脂的韧性呈现出逐渐增强的趋势。

这说明端羧基丁腈橡胶对环氧树脂的增韧效果明显，能够有效地提高其力学性能。

利用热重分析仪对改性后的环氧树脂样品进行了热重分析测试。

实验结果显示，端羧基丁腈橡胶的加入并未对环氧树脂的热稳定性产生明显影响，改性后的环氧树脂仍然具有较好的耐热性能。

丁基橡胶的改性研究进展

丁基橡胶的改性研究进展概述了丁基橡胶的生产工艺，重点总结了科研工作者近年来对丁基橡胶改性研究成果方面的工作，对不同改性方法进行了性能分析，并对丁基橡胶改性研究和开发的应用前景进行了阐述。

标签：丁基橡胶；改性；研究进展丁基橡胶（IIR）是在催化剂作用下，由异丁烯与少量异戊二烯通过低温阳离子聚合反应合成的高饱和橡胶[1]。

其分子链中侧甲基紧密排列，导致聚合物分子运动空间位阻大，从而有效地限制了分子的热运动，这种结构特性使丁基橡胶具有透气率低，气密性好的优良性能。

据报道[2] IIR的空气透过率比天然橡胶小一个数量级，可以理解为在所有通用橡胶中气密性最好。

根据IIR拥有的特性，其主要应用于内胎和无内胎轮胎的气密层、硫化胶囊，同时在蒸汽软管、垫圈、防腐蚀制品、中空玻璃密封胶、汽车密封、耐热传送带、胶布、化工设备衬里，电缆绝缘层和防水建材等领域也有所应用[3]。

虽然IIR 具有众多的优良性能，但IIR分子中因缺少极性基团以及低硫化性能，使其与金属或橡胶的粘合性差，限制了与其他橡胶品种的并用，进而影响了其应用领域的开发。

随着橡胶合成工业的发展和客户应用的需求，IIR的改性功能化使其原材料及其制品具有非常广阔的工业应用价值和前景。

1 丁基橡胶的生产工艺[4]1.1 淤浆法淤浆法的工艺流程主要包括聚合反应、产品精制、回收循环及清釜4大部分，其在-100℃条件下，以氯甲烷为稀释剂，以H2O-AlCl3为引发体系，将异丁烯与少量异戊二烯通过阳离子共聚合来制备IIR。

该生产技术长期被美国Exxon公司和德国Lanxess公司垄断控制，而且Lanxess公司在新技术方面又有新的突破。

此外，Exxon公司发明了将淤浆稳定剂加入聚合体系中的方法，使淤浆中聚合物质量分数由原来的25 %～30 %提高到35 %以上，从而实现降低能耗，延长聚合釜的运转周期的目标。

1.2 溶液法溶液法是在烃类溶剂（如异戊烷）中于-90～70℃低温下，以烷基氯化铝与水的络合物作为引发剂，通过异丁烯和少量异戊二烯共聚而成。

硅藻土填充改性橡胶的研究进展

硅藻土填充改性橡胶的讨论进展1浅色橡胶制品在橡胶工业中硅藻土可用作天然橡胶、合成橡胶的补强填充剂，加强硫化胶的物理机械性能。

尤其是在浅色橡胶制品中应用，可替代补强剂白炭黑或者取代炭黑的作用，能使硫化胶体现比较理想的硫化特性，良好的物理机械性能。

重庆橡胶讨论所和阜新橡胶有限责任公司在黑色胶料和白色胶料中分别填加硅藻土进行试用。

黑色胶料基本配方（份）：NR30、SBR70、硫黄1.5、促进剂1.5、ZnO5.0、硬脂酸2.5、防老剂BLE2.0、石蜡1.0、高耐磨炉黑30、轻质碳酸钙25、古马隆树脂10、软化剂15、白炭黑30，总计223.5。

浅色胶料基本配方（份）：NR50、SBR50、硫黄3.0、促进剂2.0、ZnO10、硬脂酸2.0、防老剂RD1.0、石蜡2.0、古马隆树脂10、白炭黑35、轻质碳酸钙30、软化剂10，总计205。

结果表明，硅藻土对橡胶有良好的补强填充功能，尤其在无污染的浅色橡胶制品中，其补强性能与白炭黑相当，硅藻土与白炭黑并用补强效果更好。

操作加工简单，有利于炭黑在胶料中分散，压出来的胶料表面光滑、粘度提高、收缩削减、缩短硫化时间、削减硫化促进剂的用量、还能降低生产成本，从而使企业获得提高产品质量，降低成本的良好效果。

2氟橡胶陈军等在填料形态及加工工艺与氟橡胶拉伸性能关系试验中，讨论了2种不同形态的填料/FKM体系及加工工艺与混炼胶拉伸性能之间的关系。

结果表明：不同形态填料在不同的混炼工艺条件下对氟橡胶混炼胶影响反映在不同的方面，对于高纵横比的填料而言，混炼工艺的更改将对混炼胶的拉伸性能产生肯定影响。

汪必宽等讨论了硅藻土等5种填料对氟橡胶硫化特性、力学性能及老化性能的影响。

试验结果表明，添加进口硅藻土MW—25对氟橡胶强度提高最为明显，且具有良好的老化、硫化性能，优异的回弹性、低压缩永久变形性能及良好的加工性。

进口硅藻土比国产硅藻土填充的橡胶在补强、密度、回弹性、老化性能等差别较大，可能的原因：国产硅藻土松散密度与湿密度高，多数呈羽壮结构且形状各异，在宏观表现出性能的不稳定性；进口硅藻土粒径细且分布均匀、比表面积大、硅含量高，进口硅藻土MW—25的竹状中空结构比较规定，纳米孔多，这种以竹状中空为主的结构，其粒子与橡胶分子的接触面积增大，接触距离减小，提高了粒子与橡胶分子的结合强度，且硅藻土基体中形成大量高活性表面或高活性点，从而大大加强了对氟橡胶的补强作用。

丁腈橡胶改性,性能改进及研究进展

丁腈橡胶配方设计，性能改进及生产工艺1 背景丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。

丁腈橡胶具有优良的耐油性,其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性;耐热性优于丁苯橡胶、氯丁橡胶，可在120℃长期工作。

气密性仅次于丁基橡胶。

丁腈橡胶的性能受丙烯腈含量影响，随着丙烯腈含量增加拉伸强度、耐热性、耐油性、气密性、硬度提高，但弹性、耐寒性降低。

其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，电性能低劣，弹性稍低;并且不耐臭氧及芳香族、卤代烃、酮及酯类溶剂，不宜做绝缘材料。

禾川化学是一家专业从事橡胶产品配方分析、研发的公司，具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，做了小试和应用试验，研制了一种新型丁腈橡胶配方技术;丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管等，也用于制作胶板和耐磨零件。

样品分析检测流程：样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。

有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，我们将为企业提供一站式配方技术解决方案！2 丁腈橡胶2.1丁腈橡胶常见体系2.1.1硫化体系丁腈橡胶主要采用硫黄和含硫化合物作为硫化剂，也可用过氧化物或树脂等进行硫化。

由于丁腈橡胶制品多数要求压缩永久变形小，因此多采用低硫和含硫化合物并用，单用含硫化合物(无硫硫化体系)或过氧化物作硫化剂。

硫黄-促进剂体系是丁腈橡胶应用最广泛的硫化体系。

硫黄可使用硫黄粉，也可使用不溶性硫黄。

由于硫黄在丁腈橡胶中的溶解度比天然橡胶低，所以应注意控制用量。

硫黄用量增加，定伸应力、硬度增大，耐热性降低，但耐油性稍有提高，耐寒性变化不大。

一般软质橡胶由于丁腈橡胶不饱和度低于天然橡胶，所需硫的用量可少些，一般用量1.5~2份，硫化促进剂用量可略多于天然橡胶，常用量1~3.5份。

橡胶改性聚氯乙烯合金材料的研究进展

胶改性聚氯乙烯的发展趋势。
关键词
橡胶；聚氯乙烯；增韧改性；研究进展
文献标志码：Ａ文章编号：１００９ — ５９９３（２０１３）０２ — ０００６ — ０６
中图分类号：ＴＱ３２０ｒｏｇｒｅｓｓｏｆＰｏｌｙｖｉｎｙｌＣｈｌｏｒｉｄｅＡｌｌｏｙＭａｔｅｒｉａｌｓＭｏｄｉｆｉｅｄｂｙＲｕｂｂｅｒ
橡胶改性聚氯乙烯合金材料的研究进展
《上海塑料》２０１３年第２期（总第１６２期）
橡胶改性聚氯乙烯合金材料的研究进展
王运霞，杨轩，贺超峰，赵世芳，何小芳
（１．河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作４５４００３；
０前言
聚氯乙烯（ＰＶＣ）原材料来源广泛，在合成聚合物方面处于世界领先地位，年消耗量在１６００万
吨。ＰＶＣ具有制品成本低、质量轻、耐油和耐化学
（ＰＥ）、聚氯乙烯（ＰＶＣ）、聚丙烯（ＰＰ）等高分子材料
ｃｈｌｏｒｉｄｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｒｕｂｂｅｒｉｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｕｂｂｅｒ；ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ；ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ

液体丁腈橡胶改性钼酚醛树脂的研究

ｂｅｄｎ．Ａｆｅｌｎｉｇ，ｔｅｈａｅｉｔｎｅａｓｎｒａｅｌｎｉｇｔｒｂｅｄｎｈｅｔｒｓｓａｃｌｏｉｃｅｓｄ．Ｃａｉａｉｎｆｒｂｂｒｎｄｃａｅｖｔｔｏｓｏｕｅｓａｒｚｓｗｈｉｈｉｔａｅｔｂｅｃｎｉｔｄｗｉｒｂｒｉｈｕ
用的领域。国内外在酚醛树脂增韧改性方面做了大量的研究工作。。这些研究大都是采取共聚和共混的改性方法来实现对酚醛树脂的增韧。橡胶作为最广泛使用的增韧剂，十年来发几展了天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、体丁腈橡胶、吡橡胶液丁等，常用于酚醛树脂的增韧性中，中液体丁腈橡胶也其
・
１・３８
广州化工
２１年３卷第７００８期
液体丁腈橡胶改性钼酚醛树脂的研究
钟磊，明坤魏
（武汉理工大学理学院，东广州４０７）广３００
摘要：采用红外光谱、热重分析方法、扫描电镜等方法，研究了不同加入量液体丁腈橡胶（ＮＲ对钼酚醛树脂性能和结构的ＬＢ）
ｐａｔｃｅｗｅｅｔｅｒａｏｓｆｒｔｅｉｒａｅｍｐｃｔｅｇｈ．ｒｉｌｒｈｅｓｎｏｈｎｃｅｓｄｉａｔｓｒｎｔＫｅｒｓ：ｎｏ — ｐｅｌｃｒｓｎ；ＬｙｗｏｄｈｎｏｉｅｉＮＢＲ；ｔｕｇｅｅｏｈｎｄ；ｂｅｄｎｌｎｉｇ

氟橡胶改性技术研究进展

目前，全球氟橡胶的年生产能力约为４万ｔ，
５０多个品种（包括配合胶），实际年产量约为３万
ｔ，主要生产国为美国、德国和意大利等。国外氟
橡胶的发展趋势向高氟含量、耐低温、耐碱方向发
而赋予其某些特殊性能。关键词：氟橡胶；主链改性；并用改性；表面改性中图分类号：ＴＱ３３３．９３文献标志码：Ｂ文章编号：１０００ — ８９０Ｘ（２０１４）０３ — ０１８７ — ０５
基金项目：内蒙古自治区包头市重大科技发展项目
（２０１１ｚ２ｏｏ２）
表面改性等。本文主要介绍氟橡胶的改性技术研
究进展。１主链改性
作者简介：曹鸿璋（１９８Ｏ一），男，内蒙古察右中旗人，包头稀土研究院工程师，北京科技大学在读硕士研究生，主要从事稀土
第３期
曹鸿璋等．氟橡胶改性技术研究进展
１８７
氟橡胶改性技术研究进展
曹鸿璋。，刘杰民Ｈ，张玉玺，于晓丽，刘铃声
（１．北京科技大学化学与生物工程学院，北京１０００８３；２．包头稀土研究院，内蒙古包头０１４０３０）
氟橡胶是主链或侧链碳原子接有电负性极强氟原子的一种特种合成弹性体。由于～Ｆ键能较大（４８５ｋＪ・ｍｏｌ），而且氟原子共价半径为

橡胶减摩抗磨改性研究进展

汤洁, 张丽慧, 周春宇, 吴杨, 于波, 周峰. 橡胶减摩抗磨改性研究进展[J]. 摩擦学学报（中英文）, 2024, 44(3): 379−395. TANG Jie, ZHANG Lihui, ZHOU Chunyu, WU Yang, YU Bo, ZHOU Feng. Research Progress on Antifriction and Anti-Wear Modification of Rubber[J]. Tribology, 2024, 44(3): 379−395. DOI: 10.16078/j.tribology.2023006橡胶减摩抗磨改性研究进展汤洁1,2, 张丽慧1, 周春宇3,4, 吴杨1, 于波1*, 周峰1*(1. 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室, 甘肃兰州 730000;2. 中国科学院大学, 北京 100049;3. 烟台中科先进材料与绿色化工产业技术研究院, 山东烟台 264006;4. 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室, 山东烟台 264006)摘要: 橡胶因具有优异的理化性质及独特的力学性能而广泛应用于国防、航空航天、医用、交通、建筑及机械电子等领域，起到减震、缓冲和密封等作用. 摩擦学性能是橡胶材料的重要指标之一，然而橡胶自身具有较高的摩擦系数，在一些应用领域，如活塞杆、阀轴(杆)密封、轮胎和水润滑轴承等，因黏连、摩擦生热、机械磨损及磨粒磨损等原因导致性能下降甚至失效. 本文中首先综述了橡胶摩擦及磨损理论，随后从橡胶基体改性、橡胶表面处理以及表面织构化3个方面介绍了橡胶减摩抗磨改性方法的研究进展，并对其发展前景进行了展望.关键词: 橡胶; 减摩抗磨; 表面处理; 表面织构化中图分类号: TH117.1文献标志码: A文章编号: 1004-0595(2024)03–0379–17Research Progress on Antifriction and Anti-WearModification of RubberTANG Jie 1,2, ZHANG Lihui 1, ZHOU Chunyu 3,4, WU Yang 1, YU Bo 1*, ZHOU Feng1*(1. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences, Gansu Lanzhou 730000, China;2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;3. Yantai Zhongke Research Institute of Advanced Materials and Green ChemicalEngineering, Shandong Yantai 264006, China;4. Shandong Laboratory of Yantai Advanced Materials and Green Manufacturing, Shandong Yantai 264006, China )Abstract : Rubber is a versatile material that is widely used in various industries, such as national defense, aerospace,automotive, electrical and electronic, petrochemical, and more. It is known for its excellent physical and chemical properties, as well as its unique mechanical properties, which make it ideal for shock absorption, cushioning, sealing,and other applications. However, despite its many advantages, rubber can suffer from issues related to friction and wear,including a large friction coefficient, adhesion, friction heat generation, mechanical wear, and abrasive wear. These problems can lead to a deterioration of the material's performance or even failure in certain applications, such as piston rod, valve shaft (rod) seals, tires, and water-lubricated bearings. This paper reviewed the theory of rubber tribology and wear, then described the progress that had been made in developing antifriction and anti-wear methods. Three mainReceived 6 January 2023, revised 17 May 2023, accepted 19 May 2023, available online 29 May 2023.*Corresponding author. E-mail: *************.cn, Tel: +86-931-4968177; E-mail: **************.cn, Tel: +86-931-4968466.This project was supported by the National Natural Science Foundation of China (22072169) and the Key Research Program of the Chinese Academy of Sciences-Incubation Fund Projects for Youth (JCPYJJ- 22028).国家自然科学基金项目(22072169)和中科院重点部署-青年培育基金项目(JCPYJJ- 22028)资助.第 44 卷第 3 期摩擦学学报（中英文）Vol 44 No 32024 年 3 月TribologyMar, 2024approaches had been explored including rubber substrate modification, rubber surface treatment and surface texturization. First of all, rubber substrate modification involved adding different inorganic fillers and organic resins to improve the friction and wear properties of the rubber matrix. Inorganic fillers could be anti-wear or self-lubricating which were used to either reinforce the rubber material or rely on their own lubrication effect to decrease the friction coefficient. Adding organic resin to the rubber material could create dual properties, achieving both anti-wear and friction reduction effects. Secondly, rubber surface treatment methods included surface modification and surface coatings. Surface modification used the reactivity of the special functional group of the rubber matrix to chemically modify the rubber surface, increasing its surface denseness, hardness, finish and anti-corrosion properties. This approach achieved the purpose of friction and wear reduction by changing the structural form and group properties of the rubber surface. Surface coatings, on the other hand, involved depositing or coating the rubber surface with a lubricant coating to form a transfer film, which significantly reduced friction and wear by improving surface flatness and hardness. Lastly, textured surfaces with a certain size and distribution of pattern arrays had been found to achieve excellent tribological performance for rubber surfaces. There were many types of textured surface, mainly convex bodies, pits, grooves and various types of mixed morphologies, with pits and grooves being the main types studied. The groove structure had the effect of forming, replenishing and stabilizing the lubricant oil film as well as storing the abrasive chips to achieve the goal of anti-friction. In summary, the progress made in these three areas offered promising avenues for the development of better antifriction and anti-wear methods for rubber materials in the future. In the end, the review provided an outlook and recommendation on the development prospects of rubber tribology.Key words: rubber; anti-friction and anti-wear; bulk modification; surface treatment surface texturization作为三大合成材料之一，橡胶是1类高黏弹性、低弹性模量的高分子材料，种类繁多. 按照来源与用途分类，橡胶可分为天然橡胶(NR)和合成橡胶，其中合成橡胶又分为通用合成橡胶以及特种合成橡胶，通用合成橡胶包括丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶(BR)和丁腈橡胶(NBR)等，特种合成橡胶包括氟橡胶(FKM)、硅橡胶(MVQ)和聚氨酯橡胶(PU)等. 橡胶具有很多优异的物理及化学特性，已被广泛用于国防、航空航天、医用、交通、建筑及机械电子等领域.摩擦学性能对橡胶制品的安全性影响重大，例如摩擦性能良好的橡胶轮胎起到减震降噪的作用，而轮胎的耐磨性直接关乎其使用寿命及安全性；橡胶密封件[1]是1种适应性很强的密封材料，其中机械磨损是导致动密封失效的重要原因；水润滑橡胶轴承[2]受润滑介质中的杂质影响易出现磨损故障，承载性能降低.橡胶的应用已深入人类生活的各个领域，橡胶的摩擦磨损性能是橡胶制品在应用中需要考量的重要因素.实际应用中橡胶摩擦磨损性能受机械作用、热及化学作用等诸多因素共同影响，但目前对橡胶摩擦的研究与认识仍然不够深入和清晰，因此如何更加深刻、全面地认识并描述橡胶材料的摩擦磨损性能仍然是当前研究的一大重点[3].本文中综述了近年来橡胶摩擦学理论、橡胶减摩抗磨改性方法、减摩抗磨橡胶的应用及对橡胶摩擦未来发展方向的展望.1 橡胶特性及其摩擦学理论橡胶是1种用量大、用途广泛的工程聚合物材料，在微观尺度上，其分子间存在相互作用和内旋转阻力，阻碍分子链的运动，因此表现为黏性，作用于橡胶分子上的力一部分用于克服分子间的黏性阻力，同时另一部分用于使分子链变形，二者表现为橡胶的黏弹性. 在宏观尺度上表现为橡胶具有高黏弹性、低弹性模量、耐腐蚀性及抗渗性等优点. 但由于橡胶的接触面容易发生弹性形变，与金属及一般聚合物的摩擦学行为不同，其摩擦磨损过程十分复杂，且不同条件下机理也不完全相同.1.1 橡胶摩擦原理橡胶的摩擦学理论最初建立于上世纪60年代. Schallamach[4]最早提出橡胶的摩擦力与温度和滑动速度存在内在关联，其中摩擦力随速度的增加而略微增加，随温度的降低而大幅增加，如图1(a)所示，并从试验中发现橡胶摩擦系数和温度的指数关系与液体黏性流动过程中流动性和温度之间的关系类似. 为解释橡胶表面与液体之间的相似性，Schallamach[4]在研究的过程中引入了基于活化机制的分子运动过程，当弹性体在刚性表面相对滑动时，两表面间的分子不断地附着与分离，分子连接点不断形成与破坏，弹性体分子具有小幅跳跃，分子级的黏-滑过程在宏观尺度上造成橡胶的黏附. Bartenev等[5]在研究中对该理论进行了更详细的阐述.380摩擦学学报（中英文）第 44 卷αT Grosch 等[6]进一步拓展研究，通过更多的数据证明了温度和速度等试验条件对橡胶摩擦行为的影响，摩擦力随速度增加而略有增加，随温度降低而大幅增加，摩擦系数与温度的指数关系类似于液体黏性流动时流动性与温度的关系. Grosch 进一步应用Williams-Landel-Ferry (WLF)叠加概念[7]，将每一温度下的速度乘以转换因子即可得到log αT V ~µ的曲线，滑动速度对摩擦性能影响的独特钟形主曲线，如图1(b)所示，并假设主曲线上的峰值速度对应于tan δ的峰值(tan δ为损耗角正切，又称为损耗因子，黏弹性质包含于tan δ项中)[8].Ludema 和Tabor [9]进行了类似的试验，得到同样的结论，并提出了黏着摩擦理论. 此后，橡胶的摩擦行为依赖于黏弹性的概念得到了广泛的认可. 在此基础上，Moore 对摩擦机理进行总结，提出了总摩擦系数的概念，并成为橡胶摩擦最基本的概念，即橡胶的摩擦由黏着项和滞后项共同组成.总而言之，弹性体的摩擦力是由橡胶所具有的黏弹性本质决定的，当橡胶在硬质表面上滑动时，会产生黏附和滞后变形作用，两者共同作用产生阻力. 橡胶总的摩擦力由黏附摩擦力和迟滞摩擦力两部分组成，即F =F adh +F def ，如图1(c)和(d)所示.此外，橡胶的摩擦行为还受表面特性的影响，Fukahori 等[10]提出了1种新的橡胶摩擦磨损理论，并提出了1种新的橡胶结构模型，指出交联橡胶不是由橡胶分子的均质交联网络构成的，而是由非均相共连续结构组成的，其中交联项体积约占70%，非交联项体积约占30%. 非交联项在橡胶表面起到网络结构的作用，这使橡胶表面具有高黏性，并且其高度黏性使橡胶表面具有比范德华力更大的黏结力. 橡胶极高的摩擦系数以及强黏滑运动主要是由橡胶表面的高度黏性导致的. 当滑块在橡胶表面通过时，黏附过程可看作热活化分子的黏-滑过程，不仅橡胶内部发生变形，同时表面产生许多微裂纹，因此黏滑运动项又分为迟滞损失的变形项以及摩擦裂纹形成项，修正后橡胶总摩擦力由黏附摩擦力F adh 以及变形组分F def 和裂纹形成组分F crac 共同组成，即F =F adh +F def +F crac1.2 橡胶磨损机制橡胶表面在一定外力作用下与硬质表面接触并发生相对位移的过程中，发生周期性形变并与接触面产生摩擦阻力，最终导致橡胶表面材料的逐渐损耗或转移，即形成磨损，这是1个复杂的物理与化学作用相互影响的结果[11-12]. 橡胶的主要磨损形式有4种：磨粒磨损、侵蚀磨损、疲劳磨损以及卷曲磨损.不同于金属和塑料的磨损机制，橡胶磨损产生的磨痕与摩擦方向垂直，前者则与摩擦方向平行[13]，并且橡胶磨损后形成的磨痕表现为山脊状突起，突起间距和高度相等，形成磨损斑纹. 早期研究人员认为磨损斑纹的形成只是机械作用导致的裂纹生长. Fukahori 和Yamazaki[14-15]的研究表明，刚性体滑块在橡胶表面移动时会产生微振以及黏滑振动2种振动. 橡胶的磨损是在这2种振动周期性的相互作用下产生，这2种振动共同作用产生周期性磨损斑纹. 微振动促进了橡胶表面微观斑纹的产生，而黏滑振动则造成斑纹间距的扩展，这个周期性过程中消耗大量的摩擦能量，并且最终表现为橡胶的磨损.1.2.1 磨粒磨损橡胶等填充弹性体的磨蚀性以及黏性对橡胶磨损行为具有重要影响，在微观尺度上，橡胶可看作由填料、橡胶以及界面层组成的三相材料，凹凸不平的接触产生的接触应力会导致黏附和应力集中，并引发−80.50.01.01.52.02.5−6−4−20Log a T V /(cm/s)2468F r i c t i o n c o e f f i c i e n t1.61.41.21.00.80.60.40.2110100Velocity/(mm/s)1 000F r i c t i o n c o e f f i c i e n t 30 ℃80 ℃130 ℃VdefHard contact surfaceVHard contact surfaceadhRubberRubber(a)(b)(c)Fig. 1 (a) Distribution curve of friction coefficient as a function of sliding velocity at 20 ℃[4]; (b) main curve of rubber frictioncoefficient versus sliding velocity distribution function at 20 ℃[4]; (c) rubber friction includes adhesion force and hysteresis force图 1 (a)摩擦系数在20℃下随滑动速度变化的函数分布曲线[4]；(b) 20 ℃下橡胶摩擦系数随滑动速度分布函数主曲线[4]；(c)橡胶摩擦力包括黏附力以及滞后力第 3 期汤洁, 等: 橡胶减摩抗磨改性研究进展381裂纹萌生扩展，进而导致颗粒分离. 在宏观尺度上，这些裂纹会像疲劳裂纹一样扩展，导致颗粒分离，进而在长时间内导致严重磨损，如图2所示.磨粒磨损[16]主要与磨粒尺寸、颗粒锐利度、外加载荷和滑动速度等参数有关. 磨粒粒径的变化引发磨损机理发生变化，颗粒在界面诱发两体磨损到三体磨损进而到滚动磨损. 磨粒尺寸效应是两体或三体磨损的重要特征，大尺寸磨粒会加速橡胶的磨损，对材料的去除和犁削作用更明显. 陈骥驰等[17]通过试验证实了摩擦系数与磨料尺寸的关系，大尺寸的磨粒会加速橡胶的磨损，随着磨粒尺寸的增加，摩擦系数与磨损量均增加. Shen 等[18]通过往复磨料磨损试验研究了SiC 的磨料尺寸对丁腈橡胶磨损表面的影响，对于小磨粒而言，随着磨粒尺寸的增加，摩擦系数增加，磨损机制从黏着磨损转为磨粒磨损.1.2.2 侵蚀磨损橡胶发生侵蚀磨损[19]过程中，机械作用使分子链发生断裂，产生氧化降解、水解以及热降解等表面力化学效应. 橡胶的侵蚀速率取决于橡胶的回弹性，回弹性越高，抗磨粒侵蚀性越强. 对于非填充的弹性体，30°冲击角的抗侵蚀性能最好，是法向冲击下的10倍.Arnold 等[20]认为，低冲击角下的侵蚀磨损机理与磨粒磨损相似，在侵蚀的初始阶段，磨损表面形成一系列与冲击方向垂直的磨损斑纹. 高冲击角下的粒子冲击会促使表面裂纹不断扩展并相交，进而加速材料的移去，侵蚀磨损严重. 此外，侵蚀速率与冲击速度以及颗粒大小都具有显著相关性[21]：侵蚀速度增加会改变颗粒的动能，增大对橡胶表面的冲击，造成橡胶表面磨损的加剧；颗粒粒度增大则同样会导致磨损速率增大，达到稳定水平后保持不变.1.2.3 疲劳磨损橡胶表面由于微凸体的周期性应力集中作用使橡胶反复形变产生疲劳，在表层逐渐出现裂纹并扩展，造成材料表面的断裂与剥落，这种磨损现象即为疲劳磨损[22]. 根据疲劳断裂过程，橡胶疲劳断裂理论主要有裂纹萌生法以及裂纹扩展法. 橡胶表面出现裂纹后，在力的反复作用下会导致裂纹不断扩展，进而在力的持续作用下，裂纹逐渐断裂，最终从橡胶表面彻底剥离，形成磨损图案. 橡胶疲劳磨损的破坏机理不仅有裂纹扩展，还包括热降解和臭氧侵蚀等. 橡胶的疲劳磨损是力与化学相互作用的结果，是1种强度较小却又极其普遍的现象.1.2.4 卷曲磨损卷曲磨损[23]发生在橡胶与光滑物体表面，剪切力的作用使橡胶表面凸起的部位发生变形后被拉伸并卷曲，被破坏后成卷状从表面脱落. 这种磨损常发生在橡胶接触力大于临界值或者滑动速度增大以及温度升高时.EFFECT <-----> CAUSEAbrasive wear (W ) <-----> Multiscale fracture processMicroscale W = f (P , v , X rms )(L ~ 1 m to 100 μm)(T ~ fatigue)W = f (distribution)(L ~ 20 μm to 10 nm)(T ~ quasi-static)Pressure, PPressure, PVelocity, vSurface roughness, X rms Wear debris Region of stress concentrationFree rubber Bound rubber Secondary clusters Primary clustersScenario IIINon-overlappingScenario IRandomOverlapping Scenario IIVelocity, vMicroscale Fig. 2 Wear as a multiscale contact fracture process[16]图 2 多尺度接触断裂的磨损过程[16]382摩擦学学报（中英文）第 44 卷实际摩擦过程中，橡胶的磨损往往是2种或者多种磨损机制同时发生的复杂过程. 而橡胶磨损过程受多种因素共同影响，并且同时存在其他磨损形式，如在摩擦生热和介质等的共同影响下产生的滚动磨耗、疲劳磨耗以及油污磨耗等.2 橡胶减摩抗磨改性方法降低橡胶的摩擦系数，在实际应用中可避免粘连、降低摩擦生热、延缓老化、提高橡胶耐磨性、延长橡胶使用寿命并节约能源. 目前，橡胶材料的减摩抗磨改性主要包括橡胶材料的基体改性、表面改性及表面织构化等方法，如图3所示.S e al sT i r e sW a t e r l u b ri c a t e dr ub b e r b e a r i n g s Inorganic filler Organic resinSurface microstructure S u b s t r a t e m o d i f i c a t i o nS u r f a c e m od i t i c a t i o n Surfacemodification CoatingSolid-liquid compositeConcave ConvexFig. 3 Antifriction and antiwear modificationmethod of rubber图 3 橡胶减摩抗磨改性方法2.1 橡胶基体改性橡胶基体改性可通过加入不同的无机填料以及树脂等来改善橡胶基体的摩擦磨损性能. 按照功能可将无机填料分为抗磨填料以及自润滑填料. 抗磨填料可以作为橡胶材料的补强剂，达到减摩抗磨的效果.自润滑填料则依托其自身的润滑效果，在橡胶基体中达到减摩的作用. 有机树脂改性则通过将酚醛树脂(PF)、聚氨酯(PU)以及聚四氟乙烯等与橡胶共混实现双重特性进而达到减摩抗磨的作用. 然而加入无机填料以及树脂等对橡胶进行改性时，相容性对改性效果至关重要. 目前比较常用的办法是对填料等进行预处理以达到良好的分散效果，如对填料进行表面改性处理，在填料表面接枝各类官能团以增强填料与橡胶分子的相互作用达到均匀分散的目的.2.1.1 无机填料改性2.1.1.1 抗磨填料改性1. 单一组分填料1) 碳材料碳材料如炭黑、碳纳米管和碳纤维等都是良好的橡胶补强剂. 其中炭黑是橡胶工业最早用于增强橡胶的填料，提高橡胶抗磨性能的主要影响因素包括炭黑的粒径、炭黑粒子的结构及表面活性[24]. 硫化橡胶的摩擦系数随着炭黑粒径的减小和结构度的增加而下降[25]. 炭黑粒径的减小可提高其比表面积，增强其与橡胶的相互作用，有利于提高其耐磨性. 炭黑的结构是指炭黑粒子聚熔和吸附而形成的形态，通常形成的链枝结构为一次结构，一次结构在范德华力作用下相互吸附形成二次结构. 随着炭黑结构的增大，复合材料的耐磨性提高，且炭黑结构具有最佳值，在达到一定程度后其耐磨耗性能保持不变. 炭黑的准石墨化晶层边缘的缺陷有特别高的活性点，可与橡胶相互作用，提高炭黑的分散度，增大活性，提高橡胶的强度和耐磨性[26]. Karger-Kocsis 等[27]研究了不同测试条件下，炭黑作为功能填料时三元乙丙橡胶(EPDM)与钢对偶件之间的干摩擦与滑动磨损，结果表明，随着炭黑含量的增加，EPDM 的比磨损率降低. 褚夫强等[28]证明了高结构炭黑有助于提高EPDM 胶料的耐磨性能.碳纳米管(MWCNT)具有耐久性高、强度高以及重量轻等优点被广泛用于各种工业领域. 碳纳米管可有效提高导电橡胶的抗磨损性及耐用性[29]. 贾承赟[30]探究了多壁碳纳米管以及多巴胺改性的多壁碳纳米管对水润滑丁腈橡胶材料摩擦磨损性能的影响. 研究表明，多巴胺改性碳纳米管填充的橡胶轴承材料与碳纳米管填充橡胶轴承材料以及未改性橡胶材料相比，摩擦系数依次降低. 其中，填充了质量分数为4%的多巴胺改性多壁碳纳米管的橡胶试样的摩擦系数最低，填充了8%多巴胺改性多壁碳纳米管的橡胶试块的质量磨损量最低.短碳纤维是1种强度比钢大、密度比铝小和耐腐蚀性比不锈钢强的新型材料，主要用于提升橡胶制品的力学性能及耐磨性. He 等[31]制备了丁腈橡胶/短碳纤维复合材料，并研究了短碳纤维对NBR 复合材料摩擦磨损性能的影响. 研究结果表明，在不同作用力下，橡胶的摩擦系数先增加然后降低到稳定水平. 短纤维的加入使复合材料磨损后的质量损失和磨损深度均比未添加短纤维的丁腈橡胶少，这是由于分散在橡胶中的第 3 期汤洁, 等: 橡胶减摩抗磨改性研究进展383短纤维在硫化过程中形成骨架结构，进而降低了表面的磨损程度. 武鲜艳等[32]以聚丙烯腈短切碳纤维(CF)为增强剂，天然橡胶(NR)与丁苯橡胶作为基体制备CF/NR/SBR 橡胶复合材料，复合材料的阿克隆磨耗值随着CF 含量的增加而升高，说明其耐磨性下降，这是由于CF 含量的增加导致其出现团聚现象，在橡胶基体中的分散更加困难.2) 氧化物非金属氧化物填料的典型代表为二氧化硅(SiO 2).纳米二氧化硅是制造“绿色轮胎”胎面的重要填料，其作为增强剂可赋予橡胶良好的机械性能、高回弹性、优异的滚动阻力以及低生热性能. 然而，表面修饰后的二氧化硅表面富含硅烷醇基团，降低了高极性二氧化硅与非极性橡胶基体的相容性和相互作用；此外，纳米级二氧化硅颗粒通常表面活性高且容易团聚，这也降低了二氧化硅与聚合物基体的相容性，导致填料在橡胶基体中难以均匀分散，从而削弱了二氧化硅填充橡胶的机械性能. 为克服这些缺点，研究人员需要引入新的添加剂或者通过降低二氧化硅表面的硅烷醇基浓度来提高二氧化硅与橡胶的相容性，进而改善二氧化硅填充橡胶的机械性能. Liu 等[33]研究了纳米SiO 2和NBR 的相互作用对水润滑NBR 基复合材料摩擦性能的影响. 结果表明，纳米SiO 2与NBR 之间界面结合较弱，纳米颗粒易脱落，在磨损表面留下凹坑和裂纹，裂纹的萌生和扩展造成NBR 的磨损；而通过硅烷偶联剂双(3-三乙氧基硅丙基)四硫化物(TESPT)进行表面羟基化改性的SiO 2 (TESPT)与基体具有强相互作用，可防止纳米颗粒脱离，限制NBR 中分子链的运动，如图4所示，可有效降低摩擦副的温度峰值，显著提高复合材料的抗磨损率，但同时会增大摩擦系数.Tian 等[34]制备了接枝橡胶硫化促进剂CZ (N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺)的纳米二氧化硅(DNS-CZ)，巧妙避免了CZ 的挥发及迁移，并通过将DNS-CZ 作为添加剂对SSBR/BR 橡胶进行补强. 相比于未填充DNS 的橡胶，填充了DNS-CZ 的SSBR/BR 复合物具有良好的机械性能以及阿克隆耐磨性，当CZ 填充量为81.10 nmol/kg 时，SSBR/BR/DNS-CZ 复合物具有最优的机械性能和阿克隆耐磨性.氧化铝(Al 2O 3)、氧化锌(ZnO)和四氧化三铁(Fe 3O 4)是常用的纳米金属氧化物增强填料. ZnO 常被用作硫化体系中的活性剂，在硫化过程中起到活化作用，可提高硫化橡胶的交联密度，同时提高橡胶与其他材料的结合性. 贾其苏等[35]比较了普通氧化锌与纳米氧化锌对丁腈橡胶(NBR)复合材料摩擦磨损性能的影响，研究发现纳米氧化锌可延长胶料的硫化时间，且在干摩擦及油润滑条件下均具有优异的耐摩擦磨损性能，纳米氧化锌/NBR 复合材料相比于氧化锌/NBR 复合材料表面更加光滑，其磨损形式表现为磨粒磨损及少量的黏着磨损. 刘增辉等[36]研究了不同粒径高硬度耐磨氧化铝对橡胶材料摩擦磨损性能的影响，填充纳米氧化铝后的氢化丁腈橡胶(HNBR)的摩擦系数和体积磨损率均降低，且随着Al 2O 3粒径的减小而进一步降低，填充10 nm Al 2O 3的HNBR 材料耐磨性最好. 何世权[37]以Fe 3O 4为丁腈橡胶的填充剂，通过干法混炼方法制得Fe 3O 4复合磁性丁腈橡胶. 纳米Fe 3O 4的填入明显降低了丁腈橡胶的摩擦系数. 随着纳米Fe 3O 4粒子质量分数的增加，摩擦系数先降低后增大. 填充少量的纳米Fe 3O 4粒子可改善转移膜的形成，且摩擦试验测试Internal friction between particlesThe partial chemical bond between nano-SiO 2 (TESPT) and the matrix makes it difficult for the nanoparticles to break away from the matrixNano-SiO 2 particles dissociated from the aggregates and separated from the NBR matrix,forming cracksThe copper ringThe copper ringNano-SiO 2SiO 2 (TESPT)Fig. 4 Interaction between nano-SiO 2 [SiO 2 (TESPT)] and composite during wear [33]图 4 纳米SiO 2 [SiO 2(TESPT)]与复合材料在磨损过程中的相互作用示意图[33]384摩擦学学报（中英文）第 44 卷后表面没有明显的犁沟，磨损主要表现为黏着磨损，磨损率较小.2. 混合组分填料改性将2种及以上具有减摩抗磨效果的填料共同加入橡胶中可达到改善橡胶摩擦学性能的目的. Harea 等[38]研究了MWCNT 和炭黑总体质量分数为30%时，摩擦学性能随MWCNT 含量的变化. 当MWCNT 质量分数从0增加到5%时，摩擦系数减小但磨损量基本不变.Tian 等[39]研究了嵌入Fe 3O 4粒子以及SiO 2粒子对硅橡胶(PDMS)微柱摩擦行为的影响，随着Fe 3O 4颗粒含量的增加，Fe 3O 4/PDMS 复合材料的摩擦力呈先减小后增大的趋势.2.1.1.2 自润滑填料改性在橡胶基质中加入具有低摩擦系数的固体润滑剂可在橡胶表面形成润滑层，有效减轻承载表面间的摩擦磨损作用，是橡胶减摩抗磨改性的有效途径之一.其中，石墨烯(及其衍生物)以及二硫化钼都是性能优良的自润滑填料，具有良好的减摩效果.1. 石墨烯(及其衍生物)石墨烯(及其衍生物)[40]是典型的纳米层状填充物，具有良好的电学、热机械和自润滑性能，并且其表面活性基团数量多，易于化学修饰，是理想的多功能填充材料之一[41]. 影响石墨烯/橡胶复合材料摩擦磨损性能的主要因素包括石墨烯自身的自润滑性能、在橡胶基体中的均匀分布以及复合材料界面的稳定性.Agrawal 等[42]对比研究了石墨以及石墨烯片层填充丁腈橡胶形成的复合材料的抗磨性能. 滑动磨损结果表明，石墨烯填充丁腈橡胶的摩擦系数为0.373，石墨填充丁腈橡胶的摩擦系数为0.422，未填充丁腈橡胶的摩擦系数为0.457，石墨烯填充丁腈橡胶的摩擦系数较石墨填充的丁腈橡胶降低了2.3倍. 为了提高石墨烯和橡胶基体的相容性同时避免石墨烯的损伤，Wang 等[43]制备了纳米多孔形态的液体改性石墨烯(TrGO-IL)，并将TrGO-IL 与氟醚橡胶混合以制备复合材料(即FM-TrGO-IL-1)，如图5所示，与未改性石墨烯的复合材料相比，改性石墨烯和橡胶的相容性更好，交联密度增加，且磨损系数和磨损率分别下降13.1%和59.8%. 这是由于离子液体在石墨烯表面提供了界面结合性能良好的自润滑层，从而降低复合材料的摩擦系数.氧化石墨烯(GO)[44]是石墨烯的氧化物，其表面含有丰富的含氧基团，产生大量褶皱，易于吸附和堆叠，填充体积分数很小时就能够形成完善的填料网络，且和橡胶分子链之间有强界面作用，具有优异的减摩效果. 加入氧化石墨烯后，不仅能够降低摩擦系数，而且橡胶的磨耗表面变得光滑，磨耗纹变窄，耐磨耗性能提高. 张涛等[45]将氧化石墨烯作为分散相加入丁腈橡胶(NBR)基体中，制备GO/NBR 复合材料，与纯NBR 相比，GO/NBR 复合材料耐磨性得到提高，且在GO 添加量为2.0 g 时，复合材料的耐磨性能最优.2. 二硫化钼二硫化钼(MoS 2)作为1种应用广泛的固体润滑剂，具有优异的润滑性能，与橡胶复合后在橡胶表面Deformation of defect under stress Load Moving directionPoor compatibilityCompatibility enhanced by physical interactionGraphene modificationby ionic liquidLow friction coefficient and wear rateLubricate and protect transfer filmRubber composite Graphene Ionic liquid Transfer film Steel ballRubber molecular chainPhysical crosslinking pointFig. 5 Schematic diagram of tribological improvement mechanism of ionic liquid modified graphene/flurane rubber composites[43]图 5 离子液体(IL)改性的石墨烯/氟醚橡胶复合材料摩擦学性能改善机理示意图[43]第 3 期汤洁, 等: 橡胶减摩抗磨改性研究进展385。

天然橡胶材料的改性研究

天然橡胶材料的改性研究天然橡胶作为一种广泛应用的天然高分子材料，被广泛应用于轮胎、橡胶管、橡胶板等领域。

然而，天然橡胶的应用范围受到其性能限制。

在某些特殊环境下，例如高温、低温、极端环境等，天然橡胶材料的性能无法满足需求，因此改性研究成为了发展的热点。

一、环境友好型改性天然橡胶材料与环境友好型改性密切相关，其生产和应用过程中对环境产生的负面影响成为了制约其可持续发展的关键因素。

环境友好型改性的研究主要集中于改善天然橡胶材料的加工性能和机械性能，同时减少对环境的污染。

一种值得推广的改性方法是采用水性改性剂，其优点是绿色环保、无害无毒、易于处理等。

水性改性剂的应用可有效改善天然橡胶材料的加工性，提高材料的强度、耐磨性、减震性等性能。

二、改性增强型改性增强型指的是通过添加改性剂提高天然橡胶的机械性能，并增加其耐高温、耐低温、耐油污等性能。

目前研究人员普遍采用的方法是增强型改性剂的应用，将其加入天然橡胶材料中，从而提高材料的机械性能和耐久性。

增强型改性剂有机硅、纳米硅酸钙等。

其中，有机硅改性剂是一种广泛应用的改性剂，并且具有良好的特性，例如催化活性高、热稳定性好等，已经在医疗、食品和化妆品等领域得到广泛应用。

三、多功能型改性由于天然橡胶材料所具有的机械性能、耐磨性和耐热性等特征，其在制造工业中有着不可替代的作用。

但在某些特殊领域中，天然橡胶材料的性能要求更加严格，如医疗、生物学等领域需求弹性好、生物源性好的高性能天然橡胶。

天然橡胶材料的多功能型改性是一种值得研究的方向，其目的是应用于多种领域，满足不同行业对材料的特殊性能需求。

一种有效的改性方法是将多种改性剂混合使用，从而提高天然橡胶材料的多种性能，例如弹性、耐磨性、耐老化等。

综上所述，天然橡胶材料的改性研究是当今材料科学研究中的重要议题之一，主要抓住材料的性能改良和多功能化方向。

环境友好型改性、增强型改性和多功能型改性等是实现橡胶材料性能改良的有效途径。

端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究

端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究端羧基丁腈橡胶（CTBN）是一种常用的增韧剂，可以提高环氧树脂的韧性和耐冲击性能。

在本研究中，我们对端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂进行了深入的研究。

我们采用溶胶-凝胶法制备了端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂。

通过调节CTBN的添加量和反应温度，我们得到了不同比例的增韧剂体系。

通过拉伸试验和冲击试验，我们对比了纯环氧树脂和改性树脂的力学性能。

结果显示，随着CTBN含量的增加，改性树脂的屈服强度和断裂伸长率显著提高，而冲击强度也有所增加。

这表明CTBN的引入可以有效地提高环氧树脂的韧性和耐冲击性能。

我们研究了改性体系的形貌结构。

通过扫描电子显微镜（SEM）观察，我们发现CTBN 微粒均匀地分散在环氧树脂基体中，形成了一种典型的剪切韧性结构。

通过动态热机械分析（DMA），我们研究了改性树脂的玻璃化转变温度（Tg）。

结果显示，在低CTBN含量下，改性树脂的Tg基本不变；而在高CTBN含量下，Tg有所降低。

这表明CTBN的引入可以降低环氧树脂的玻璃化转变温度，进一步提高其韧性。

我们研究了改性树脂的热稳定性。

通过热失重分析（TGA），我们发现CTBN的引入对环氧树脂的热稳定性影响不大。

通过差示扫描量热分析（DSC），我们观察到CTBN会降低环氧树脂的结晶性能。

这可能是由于CTBN与环氧树脂之间的相容性不佳所导致的。

在实际应用中，需要在增韧和保持环氧树脂的热稳定性之间找到平衡。

本研究通过对端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究，探讨了其力学性能、形貌结构、玻璃化转变温度和热稳定性。

这对于理解和应用端羧基丁腈橡胶增韧剂在环氧树脂中的作用具有重要意义，为开发高性能环氧树脂材料提供了参考。

橡胶材料的改性应用研究

橡胶材料的改性应用研究橡胶是一种具有高度弹性的材料，常用于制造各种密封件、管子、胶水等。

然而，传统的橡胶材料存在着许多不足之处，如老化速度快、性能不稳定、硬度不易控制等。

因此，在实际应用中，需要对橡胶材料进行改性处理，以提高其性能并拓宽其应用范围。

一、橡胶材料的改性方式橡胶材料的改性方式多种多样，其中常见的方法包括填充剂改性、增强剂改性、交联改性、共混改性等。

下面将逐一介绍这些方法的具体应用。

1. 填充剂改性填充剂是指将一些粉状或纤维状的物质添加到橡胶中，以增加材料的硬度、强度、抗老化性等。

常用的填充剂有碳黑、白炭黑、硅炭黑、氧化铝、滑石粉、钛白粉等。

填充剂添加量的控制和分布的均匀性对改性效果有很大影响。

2. 增强剂改性增强剂是指添加到橡胶中以提高其物理性能的化学剂。

如对甲苯磺酸钠（Vulcanizing Agent）、促进剂（Accelerator）、稳定剂（Stabilizer）等。

其中，促进剂对橡胶的交联反应有着很大的影响。

通过改变促进剂的种类、含量等，可以调整橡胶的交联度，从而改善其力学性能和耐热性。

3. 交联改性交联是指将橡胶的线性分子链通过化学反应或物理加工连接成三维网络结构的过程。

交联改性可以提高橡胶的力学性能、耐化学性、耐热性、抗老化性等，并防止其在使用过程中出现脆化和老化的现象。

常见的交联方法包括硫化交联、自由基交联、离子交联等。

4. 共混改性共混是指将两种或多种橡胶以某种比例混合在一起，形成一种新的橡胶复合材料。

共混可以改善橡胶的物理性能、化学性能、热稳定性和抗老化性等。

此外，共混还可以拓宽橡胶的应用范围，使其能够满足不同的要求。

二、橡胶材料的现代应用随着科技的进步，橡胶材料的应用也越来越广泛，不仅存在于传统的密封件、管子、胶水等领域，还在新兴领域如光学、电子、医疗等方面有着广泛的应用前景。

1. 光学领域橡胶材料因其弹性优良、透明度高等特点，在光学领域中有着广泛的应用。

例如，橡胶材料可以制成具有光学透镜功能的橡胶薄膜，用于光学仪器、光纤通信、照明等领域。

液体丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究进展

液体丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究进展目录一、内容描述 (2)1. 研究背景 (3)2. 研究意义 (4)3. 研究目的与内容 (5)二、液体丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的理论基础 (6)1. 液体丁腈橡胶的特性 (7)2. 环氧树脂的性能与应用 (8)3. 增韧改性的原理与方法 (9)三、液体丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的实验研究 (10)1. 实验材料与方法 (11)2. 改性环氧树脂的制备工艺 (12)3. 性能测试与表征手段 (13)四、实验结果与分析 (14)1. 力学性能分析 (15)2. 物理性能分析 (16)3. 化学稳定性分析 (17)4. 成型工艺分析 (18)五、液体丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的应用前景 (20)1. 在涂料领域的应用 (21)2. 在胶粘剂领域的应用 (22)3. 在复合材料领域的应用 (23)4. 在其他领域的应用展望 (24)六、结论与展望 (25)1. 研究成果总结 (26)2. 存在问题与不足 (27)3. 后续研究方向与展望 (28)一、内容描述随着材料科学的日新月异，新型高分子材料层出不穷，其中液体丁腈橡胶（LNR）作为一种综合性能优异的材料，在增韧改性环氧树脂领域展现出了显著的应用潜力。

本文旨在综述液体丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究进展，深入探讨其增韧机理、方法、应用及未来发展趋势。

液体丁腈橡胶（LNR）以其优异的耐油性、耐磨性和耐候性而著称，然而其低温脆性限制了在某些领域的应用。

环氧树脂以其高强度、高硬度、高交联密度和良好的耐腐蚀性等优点被广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料等领域。

环氧树脂的脆性是其应用过程中的主要瓶颈之一，通过增韧改性提高环氧树脂的冲击强度和延伸率成为了研究的热点。

增韧机理研究：研究者们对液体丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的增韧机理进行了深入探讨。

液体丁腈橡胶通过物理吸附和化学键合两种方式与环氧树脂基体相结合，形成互补的结构，从而提高环氧树脂的冲击强度和延伸率。

端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究

端羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的研究随着人们对高性能材料需求的不断增长，聚合物材料的性质需要进一步改善。

改性材料已成为提高聚合物材料性能的一种有效方法。

端羧基丁腈橡胶（CTBN）增韧改性环氧树脂是一种典型的改性材料，该材料通常用于钢结构的粘接和复合材料的制备。

本文综述了近年来关于CTBN增韧改性环氧树脂的研究进展，并探讨了其在实际应用中的应用前景和潜力。

首先，本文介绍了CTBN的化学结构、物理性质以及其作为环氧树脂的增韧剂的原理。

CTBN与环氧树脂之间的反应机理是通过CTBN中的丁腈基与环氧树脂中的环氧基反应产生交联。

同时，CTBN的柔韧性能使其能够在环氧树脂中形成弹性相，在受力时吸收冲击能，从而提高了环氧树脂复合材料的抗冲击性能。

然后，本文总结了不同方法对CTBN增韧环氧树脂进行改性的研究成果。

这些方法包括单体添加法、接枝法、共混法和交联改性法等。

其中，单体添加法是将CTBN单体添加到环氧树脂中，并通过加热反应将它们交联在一起，可以获得较高的增韧效果。

接枝法是将CTBN接枝到环氧树脂分子链上，可获得更为均匀的增韧效果。

共混法通过溶液共混或熔融共混的方式将CTBN和环氧树脂混合，可以获得较好的相容性和增韧效果。

交联改性法是将CTBN和环氧树脂交联在一起形成三维网络结构，可获得更高的强度和耐热性。

最后，本文探讨了CTBN增韧环氧树脂在实际应用中的应用前景和潜力。

该材料已广泛应用于航空、航天、汽车和电子等领域。

例如，在飞机制造中，CTBN增韧环氧树脂可用于复合材料的制备，提高其耐热性和抗冲击性能。

在汽车制造中，CTBN增韧环氧树脂可用于制备高性能结构粘接材料，提高汽车的安全性能。

在电子领域中，CTBN增韧环氧树脂可用于制备电路板和绝缘材料，提高其机械性能和耐高温性能。

综合上述内容，可以看出，CTBN增韧环氧树脂是一种重要的改性材料，在聚合物材料领域具有广泛的应用前景和潜力。

随着科技的不断进步，CTBN增韧环氧树脂的性能和制备方法也将不断优化和改进，为实际应用提供更好的支持。

改性氯磺化聚乙烯橡胶的性能研究

２酉合与性能己
２１配合．
１结构与性能
改性氯磺化聚乙烯橡胶（Ｓ的主体结ＭＣ）构与ＣＭ相同，微观结构图谱如图１所Ｓ其
示：。
改性氯磺化聚乙烯橡胶（Ｓ的配合与ＭＣ）
醇汽油、混合油，浸油干燥后尺寸变化小；２硫化胶耐热性能改善，达到１０。水能５Ｃ
平；
压缩永久变形等方面，以前两种为佳，尤后者则相对较差，虽然其价格较为低廉。改性橡胶ＭＣ，过氧化物硫化的曲线如Ｓ用
０前言
氯磺化聚乙烯橡胶（Ｓ为饱和橡胶，ＣＭ）具有耐臭氧、耐紫外线、酸碱和耐热等一系列宝耐贵性能，应用于胶管和胶粘剂等领域。但其多
耐油性能较差，用范围受到一定限制。应氯化聚醚树脂（Ｐ）有良好的耐油、ＣＳ具耐介质腐蚀性能，于改性丁腈橡胶可显著提高用
ＣＭ基本相同，也有些差异。Ｓ但２１１硫化组分．＿氯磺化聚乙烯橡胶（Ｓ）硫化有两大ＣＭ的
类：子型交联和共价键交联。与ＣＭ不同，离Ｓ
改性氯磺化聚乙烯橡胶（Ｓ的特性如ＭＣ）
后者的耐乙醇汽油性能。采用氯化聚醚等材料改性氯磺化聚乙烯橡胶，可望取得良好也

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。

反式异戊橡胶的环氧化改性研究进展

大量的水冲洗，用饱和的氯化钠溶液冲洗。有机再层使用无水硫酸钠干燥，过滤后，２￣经在０Ｃ时使用
环氧化程度的ＥＰ。可通过反应前后过氧乙酸浓ＴＩ度的变化值来估算ＥＰ的环氧度，ＴＩ与核磁共振法濒４
得的环氧度相比，差仅为 ±１％。对反应动力学误０的研究结果表明，Ｐ的环氧化反应的活化能为（２ＴＩ７ ±５ｋ／ｏ。后处理过程中，滤出的反应残液加）Ｊｍｌ抽
果表明，在控制环氧化反应体系ｐＨ值为４５．左右，
控制２ ℃ 的温度下反应１～３，Ｏｈ通过调节ＴＩＰ与过氧乙酸的配比可获得环氧度小于５％的、有不同０具
进行测试。无规环氧化反应是在ＴＩＰ的氯仿溶液中
均相环氧化反应。在室温下反应１后，ｈ使用５％的碳酸氢钠溶液中和反应生成的ＭＢ，ＣＡ然后先使用
旋转蒸发仪提取ＥＰ。再将环氧化物溶解在氯仿ＴＩ中并在真空中干燥。要得到干燥的、低交联的环氧
化物，种特殊的过程是必须的。这国内青岛科技大学黄宝琛课题组采用具有自主知识产权的水相悬浮法，无强酸、和的反应温度在温
与邻位环氧基团生成醇式结构值得注意的是，由于反应在酸性条件下进行，如生开环…等副反应，
Ｃ～ｎ叶
Ｃ一
果酸性过强，生成的三元环结构容易在酸的作用下发和呋喃环结构。其反应如下所示：～

SIS热塑丁苯橡胶的交联改性研究

SIS热塑丁苯橡胶的交联改性研究热塑性弹性体是一种具有优异的力学性能和加工性能的高分子材料，因其材料内部存在大量自由移动的聚合物链，使其具有热塑性可塑性特点。

但是，由于其热粘和低力学性能，热塑性弹性体的应用受到了一些限制。

因此，为了改善其性能，研究人员一直致力于通过交联改性方法对热塑性弹性体进行改良。

SIS（热塑丁苯橡胶）作为一种热塑性弹性体，在工业应用中具有广泛的前景和潜力。

然而，与其他热塑性弹性体相比，SIS的热稳定性和力学性能仍有待提高。

因此，研究人员开始着眼于通过交联改性来改善SIS的性能。

交联是通过化学或物理方法将相邻的分子链连接在一起，从而改变材料的物理性质和化学性质。

对于SIS的交联改性研究，主要有两个方面的问题需要解决：一个是选择合适的交联剂，另一个是确定合适的交联条件。

在选择交联剂方面，常见的有有机过氧化物、环氧树脂和电子束辐射等。

有机过氧化物是一种常用的交联剂，其分子中的氧化物基团能够与SIS分子链发生化学反应，将相邻的分子链连接在一起。

环氧树脂是一种常用的物理交联剂，其分子中的环氧基团能够与SIS分子链发生物理交联作用，从而形成三维网络结构。

电子束辐射是一种较新的交联方法，其通过向SIS样品中引入电子束来产生自由基，进而引发交联反应。

不同的交联剂对SIS的改性效果不同，研究人员需要根据具体的需求选择合适的交联剂。

确定合适的交联条件是交联改性研究的另一个重要方面。

交联条件包括交联剂的用量、交联剂的引入方式、交联剂的交联温度和交联时间等。

这些条件可以影响交联剂与SIS分子链的相互作用，进而影响交联的程度和效果。

以有机过氧化物为例，一般需要在一定温度下将其加入到SIS样品中，并进行一定时间的加热处理，以促进交联反应的进行。

通过调节交联条件，可以实现对SIS材料性能的有针对性改善。

交联改性可以显著改善SIS材料的性能。

首先，交联能够增加SIS的热稳定性。

由于交联后，SIS分子链之间形成了三维的网络结构，使其材料具有更高的熔点和抗热应力能力。