橡膠科學(xué)與技術(shù)

第1章 橡膠彈性的基礎(chǔ)概念和基本行為 001
1.1　緒論　/001
1.2　單一分子的彈性　/001
1.3　高分子三維網(wǎng)絡(luò)的彈性　/004
1.4　與實(shí)驗(yàn)的比較　/007
1.5　橡膠彈性的連續(xù)體理論　/008
1.5.1　應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系　/009
1.6　二階應(yīng)力　/014
1.7　小變形下的彈性行為　/015
1.8　橡膠彈性中未解決的問(wèn)題　/017
致謝　/017
參考文獻(xiàn)　/018

第2章 聚合：彈性體合成021
2.1　引言　/021
2.2　聚合反應(yīng)類型及動(dòng)力學(xué)依據(jù)　/021
2.2.1　逐步加聚和逐步縮聚　/022
2.2.2　鏈?zhǔn)骄酆稀?023
2.3　加聚和縮聚　/024
2.4　自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)　/025
2.4.1　一般動(dòng)力學(xué)過(guò)程　/025
2.4.2　分子量分布　/028
2.4.3　二烯烴聚合的特殊性質(zhì)　/029
2.4.4　可控自由基聚合　/029
2.5　乳液聚合　/032
2.5.1　機(jī)理與動(dòng)力學(xué)特征　/032
2.5.2　丁苯橡膠　/035
2.5.3　氯丁二烯乳液聚合　/037
2.6　共聚合　/039
2.6.1　動(dòng)力學(xué)特征　/039
2.6.2　二烯烴的乳液共聚　/041
2.7　鏈?zhǔn)骄酆现械年?yáng)離子聚合　/043
2.7.1　機(jī)理和動(dòng)力學(xué)　/043
2.7.2　丁基橡膠　/046
2.7.3　活性陽(yáng)離子聚合　/046
2.7.4　其他陽(yáng)離子聚合：雜環(huán)單體　/047
2.8　陰離子鏈?zhǔn)骄酆稀?048
2.8.1　機(jī)理與動(dòng)力學(xué)　/048
2.8.2　聚二烯烴鏈的微觀結(jié)構(gòu)　/052
2.8.3　丁二烯的共聚物　/054
2.8.4　末端官能化的聚二烯烴　/055
2.9　配位聚合制備立構(gòu)規(guī)整的均聚物與共聚物　/055
2.9.1　機(jī)理與動(dòng)力學(xué)　/055
2.9.2　乙丙橡膠　/057
2.9.3　聚二烯烴　/059
2.9.4　聚烯烴　/060
2.10　接枝共聚和嵌段共聚　/062
2.10.1　傳統(tǒng)自由基反應(yīng)的接枝共聚　/062
2.10.2　可控自由基聚合制備嵌段共聚物　/064
2.10.3　活性陰離子聚合制備嵌段共聚物　/065
2.10.4　陽(yáng)離子聚合制備嵌段共聚物　/067
2.10.5　Ziegler-Natta（插入）聚合制備嵌段共聚物　/068
參考文獻(xiàn)　/069

第3章 新科學(xué)技術(shù)對(duì)彈性體結(jié)構(gòu)的表征089
3.1　前言　/089
3.2　化學(xué)組成　/089
3.3　重復(fù)單元的序列結(jié)構(gòu)　/091
3.4　鏈結(jié)構(gòu)　/094
3.4.1　分子量和分子量分布　/094
3.4.2　支化　/103
3.4.3　凝膠　/106
3.5　玻璃化轉(zhuǎn)變和二次松弛過(guò)程　/107
3.6　形態(tài)學(xué)　/111
3.6.1　取向　/111
3.6.2　混合　/114
3.6.3　結(jié)晶度　/118
3.6.4　缺陷　/120
致謝　/121
參考文獻(xiàn)　/121

第4章 橡膠彈性的分子基礎(chǔ)133
4.1　前言　/133
4.2　典型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)　/134
4.3　基本分子理論　/135
4.3.1　單鏈的彈性　/135
4.3.2　網(wǎng)鏈的彈性自由能　/137
4.3.3　減少的應(yīng)力和彈性模量　/138
4.4　更高級(jí)的分子理論　/140
4.4.1　約束連接模型　/140
4.4.2　纏結(jié)模型　/142
4.4.3　纏結(jié)對(duì)模量的貢獻(xiàn)　/143
4.5　現(xiàn)象學(xué)理論與分子結(jié)構(gòu)　/144
4.6　網(wǎng)絡(luò)和響應(yīng)性凝膠的溶脹　/144
4.7　熵和焓對(duì)橡膠彈性的影響：力-溫度的關(guān)系　/146
4.8　分子尺寸的直接測(cè)定　/147
4.9　單分子彈性　/148
4.9.1　高斯與非高斯效應(yīng)　/148
參考文獻(xiàn)　/149

第5章 橡膠的黏彈性行為與混合物的動(dòng)力學(xué)行為153
5.1　簡(jiǎn)介　/153
5.2　標(biāo)準(zhǔn)定量J(T)、G(T)、G*(ω)和 L(lgλ)、H(lgτ)的定義　/157
5.2.1　蠕變和恢復(fù)　/157
5.2.2　應(yīng)力松弛　/158
5.2.3　動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試　/158
5.3　玻璃化轉(zhuǎn)變溫度　/160
5.4　Tg以上的黏彈性行為　/161
5.4.1　時(shí)間和頻率依賴的等溫測(cè)試　/161
5.4.2　溫度依賴性　/162
5.4.3　平衡柔量Je　/163
5.5　其他模型彈性體的黏彈性行為　/164
5.5.1　氟化氫彈性體　/164
5.5.2　氨基甲酸乙酯交聯(lián)的聚丁二烯彈性體　/168
5.5.3　不同彈性體的比較　/170
5.5.4　其他黏彈性測(cè)試方法　/171
5.6　黏彈性機(jī)制和異?，F(xiàn)象的理論解釋　/171
5.6.1　低分子量聚合物的熱流變簡(jiǎn)易性的分類　/171
5.6.2　彈性體的熱流變簡(jiǎn)易性　/176
5.6.3　帶有交聯(lián)密度的鏈段松弛時(shí)間和JG松弛時(shí)間的變化　/177
5.6.4　連接動(dòng)力學(xué)　/177
5.7　高度非對(duì)稱的聚合共混物的組成動(dòng)力學(xué)　/180
5.7.1　在高度非對(duì)稱的聚合共混物中分子間耦合的鏈段松弛和鏈間的耦合動(dòng)力學(xué)　/180
5.7.2　聚合物共混物的異常組分動(dòng)力學(xué)　/182
5.7.3　性質(zhì)的解釋　/201
5.7.4　總結(jié)　/215
參考文獻(xiàn)　/216

第6章 未硫化橡膠的流變行為及加工223
6.1　流變學(xué)　/223
6.1.1　前言　/223
6.1.2　基本概念　/224
6.2　線性黏彈性　/226
6.2.1　材料常數(shù)　/226
6.2.2　玻爾茲曼疊加原理　/230
6.2.3　時(shí)間溫度等效性　/232
6.2.4　分子量依賴關(guān)系　/237
6.2.5　應(yīng)力雙折射　/239
6.3　非線性黏彈性理論　/241
6.3.1　剪切變稀流動(dòng)　/241
6.3.2　填料顆粒　/244
6.3.3　共混物　/247
6.4　工程分析　/249
6.4.1　無(wú)量綱量　/249
6.4.2　實(shí)驗(yàn)原理　/250
6.5　實(shí)際處理注意事項(xiàng)　/253
6.5.1　混合　/253
6.5.2　擠出膨脹　/254
6.5.3　黏性　/255
致謝　/256
參考文獻(xiàn)　/257

第7章 硫化265
7.1　介紹　/265
7.2　概述　/265
7.3　硫化劑對(duì)硫化的影響　/266
7.4　硫化過(guò)程的表征　/267
7.5　無(wú)加速硫黃硫化　/269
7.6　加速硫黃硫化　/271
7.6.1　硫黃硫化與促進(jìn)劑之間的化學(xué)反應(yīng)　/275
7.6.2　延遲加速硫化　/277
7.6.3　鋅在苯并噻唑作為硫化促進(jìn)劑時(shí)所起的作用　/278
7.6.4　實(shí)現(xiàn)特殊硫化性質(zhì)　/280
7.6.5　鍍銅鋼對(duì)附著力的影響　/280
7.6.6　硫化膠性能的影響　/281
7.6.7　各種不飽和橡膠在硫促進(jìn)劑下的硫化反應(yīng)　/284
7.6.8　可選擇的硫促進(jìn)劑體系的配方　/285
7.7　酚類硫化劑、苯醌衍生物或雙馬來(lái)酰亞胺硫化　/285
7.8　金屬氧化物的作用　/289
7.9　有機(jī)過(guò)氧化物作用下的硫化反應(yīng)　/291
7.9.1　不飽和烴的過(guò)氧化物硫化　/291
7.9.2　飽和烴類彈性體的過(guò)氧化物硫化反應(yīng)　/292
7.9.3　硅橡膠的過(guò)氧化物硫化反應(yīng)　/294
7.9.4　聚氨酯彈性體的過(guò)氧化物硫化反應(yīng)　/294
7.9.5　過(guò)氧化物硫化反應(yīng)配方　/294
7.10　動(dòng)態(tài)硫化　/295
7.10.1　三元乙丙橡膠與聚烯烴的混合物　/296
7.10.2　丁腈橡膠與尼龍混合物　/296
7.10.3　其他動(dòng)態(tài)硫化制備的彈性復(fù)合材料　/296
7.10.4　技術(shù)應(yīng)用　/296
7.10.5　超高性能熱塑性硫化橡膠　/297
參考文獻(xiàn)　/297

第8章 微小粒子填充物增強(qiáng)彈性體301
8.1　簡(jiǎn)介　/301
8.2　填充劑的制備　/301
8.2.1　非補(bǔ)強(qiáng)填充劑　/301
8.2.2　補(bǔ)強(qiáng)型填充劑　/302
8.3　填料的形態(tài)和理化特性　/303
8.3.1　填料形態(tài)特性　/303
8.3.2　分散性　/307
8.3.3　填料的物理化學(xué)性質(zhì)　/307
8.4　彈性體的納米復(fù)合材料和填料的混合　/311
8.4.1　分散性、填料粒徑大小和距離　/311
8.4.2　填料與彈性體之間的相互作用　/312
8.5　橡膠填充后的力學(xué)性能　/315
8.5.1　胚體的力學(xué)性能　/315
8.5.2　硫化彈性體的力學(xué)性能　/316
8.5.3　應(yīng)用　/321
參考文獻(xiàn)　/322

第9章 橡膠復(fù)合科學(xué)329
9.1　介紹　/329
9.2　聚合物　/329
9.2.1　天然橡膠　/330
9.2.2　合成彈性體　/331
9.3　填充物體系　/339
9.3.1　炭黑性能　/340
9.3.2　二氧化硅與硅酸鹽　/343
9.3.3　硅烷偶聯(lián)劑化學(xué)　/345
9.3.4　其他填充系統(tǒng)　/347
9.4　穩(wěn)定劑體系　/347
9.4.1　橡膠的降解　/347
9.4.2　抗降解劑的使用　/349
9.4.3　抗降解劑的類型　/349
9.5　硫化體系　/351
9.5.1　活化劑　/351
9.5.2　硫化劑　/354
9.5.3　促進(jìn)劑　/355
9.5.4　緩凝劑和抗逆劑　/356
9.6　特殊的配料成分　/357
9.6.1　加工油　/357
9.6.2　增塑劑　/359
9.6.3　化學(xué)塑解劑　/359
9.6.4　樹(shù)脂　/359
9.6.5　短纖維　/360
9.7　復(fù)合型開(kāi)發(fā)　/360
9.8　復(fù)合制劑　/362
9.9　配料的環(huán)境要求　/363
9.10　總結(jié)　/364
參考文獻(xiàn)　/365

第10章 彈性體強(qiáng)度367
10.1　簡(jiǎn)介　/367
10.2　裂縫的引發(fā)　/367
10.2.1　缺陷與應(yīng)力集中　/367
10.2.2　應(yīng)力和斷裂能量準(zhǔn)則　/369
10.2.3　樣品的拉伸　/370
10.2.4　試驗(yàn)片的撕裂　/371
10.3　臨界強(qiáng)度和延伸性　/372
10.4　裂紋的擴(kuò)展　/375
10.4.1　概述　/375
10.4.2　黏彈性體　/375
10.4.3　應(yīng)變結(jié)晶彈性體　/377
10.4.4　填料的強(qiáng)化　/378
10.4.5　反復(fù)拉伸：動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展　/379
10.4.6　熱塑性彈性體　/381
10.5　拉伸斷裂　/381
10.5.1　速度和溫度的影響　/381
10.5.2　斷裂點(diǎn)軌跡　/383
10.5.3　交聯(lián)度的影響　/383
10.5.4　應(yīng)變結(jié)晶彈性體　/384
10.5.5　能量耗散和強(qiáng)度　/384
10.6　反復(fù)施壓：機(jī)械疲勞　/385
10.7　多軸應(yīng)力下的破壞　/388
10.7.1　臨界平面假說(shuō)　/388
10.7.2　能量密度可用于推動(dòng)裂縫前體增長(zhǎng)　/388
10.7.3　壓縮和剪切　/389
10.7.4　雙軸拉伸　/389
10.7.5　三軸拉伸　/389
10.8　臭氧開(kāi)裂現(xiàn)象　/390
10.9　磨損　/391
10.9.1　機(jī)械損失　/391
10.9.2　化學(xué)效應(yīng)　/393
10.10　故障建模的計(jì)算方法　/393
致謝　/394
拓展閱讀　/394
參考文獻(xiàn)　/394

第11章 聚合物的化學(xué)改性399
11.1　前言　/399
11.2　聚合物骨架和鏈末端進(jìn)行的化學(xué)改性　/400
11.3　聚合物的酯化、醚化和水解　/401
11.4　聚合物的加氫反應(yīng)　/403
11.5　聚合物的脫鹵化、消去及鹵化反應(yīng)　/404
11.5.1　聚氯乙烯的脫氯化氫反應(yīng)　/404
11.5.2　熱消除反應(yīng)　/404
11.5.3　聚合物的鹵化反應(yīng)　/405
11.5.4　聚合物的環(huán)化反應(yīng)　/406
11.6　其他雙鍵加成反應(yīng)　/406
11.6.1　乙烯衍生物　/406
11.6.2　普林斯反應(yīng)　/408
11.7　聚合物的氧化反應(yīng)　/408
11.8　聚合物的功能化反應(yīng)　/409
11.9　聚合物的化學(xué)摻雜反應(yīng)　/409
11.10　嵌段和接枝共聚反應(yīng)　/410
11.10.1　對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)和性能的影響　/410
11.10.2　嵌段共聚物的合成　/411
11.10.3　例子　/411
11.10.4　影響物理化學(xué)反應(yīng)的其他方法　/412
11.10.5　離子機(jī)理　/412
11.10.6　接枝共聚物的合成　/413
11.10.7　基礎(chǔ)聚合物的性質(zhì)　/418
參考文獻(xiàn)　/419

第12章 彈性體合金421
12.1　簡(jiǎn)介　/421
12.2　熱力學(xué)和溶解性參數(shù)　/425
12.2.1　Flory-Huggins模型　/425
12.2.2　溶解度和相互作用參數(shù)　/427
12.2.3　其他模型　/428
12.3　制備　/430
12.4　可混溶彈性體共混物　/430
12.4.1　熱力學(xué)　/430
12.4.2　分析　/431
12.4.3　成分梯度共聚物　/432
12.4.4　特殊聚合物　/435
12.4.5　可反應(yīng)性彈性體　/436
12.5　不相溶彈性體共混物　/436
12.5.1　構(gòu)造　/436
12.5.2　混合形態(tài)動(dòng)力學(xué)　/436
12.5.3　分析　/437
12.5.4　填料、固化劑和增塑劑的相間分布　/439
12.5.5　界面轉(zhuǎn)移分析　/443
12.5.6　增溶作用　/444
12.5.7　不互溶的共混物的性質(zhì)　/446
12.5.8　應(yīng)用　/448
12.6　結(jié)論　/448
參考文獻(xiàn)　/450

第13章 熱塑性彈性體457
13.1　簡(jiǎn)介　/457
13.2　熱塑性彈性體的合成　/461
13.2.1　逐步聚合反應(yīng)：聚氨酯、聚醚酯、聚酰胺　/461
13.2.2　陰離子聚合：苯乙烯-二烯烴共聚物　/462
13.2.3　配位聚合　/463
13.2.4　自由基聚合　/464
13.2.5　分子量和鏈結(jié)構(gòu)　/464
13.3　熱塑性彈性體的形態(tài)學(xué)　/465
13.3.1　基本特征　/465
13.3.2　形貌研究　/468
13.4　結(jié)構(gòu)的性能和作用　/477
13.4.1　基本特性　/477
13.4.2　力學(xué)性能　/479
13.4.3　熱性能和化學(xué)性能　/481
13.5　相分離熱力學(xué)　/482
13.6　熱塑性彈性體表面　/485
13.6.1　基本特性　/485
13.6.2　表面研究　/486
13.7　流變學(xué)和加工　/490
13.8　應(yīng)用　/492
參考文獻(xiàn)　/494

第14章 輪胎工程503
14.1　引言　/503
14.2　輪胎類型和性能　/503
14.3　基本輪胎設(shè)計(jì)　/505
14.3.1　輪胎結(jié)構(gòu)　/505
14.3.2　輪胎部件　/505
14.4　輪胎工程　/507
14.4.1　輪胎命名和尺寸　/507
14.4.2　輪胎模具設(shè)計(jì)　/509
14.4.3　線張力　/513
14.4.4　胎面設(shè)計(jì)模式　/514
14.5　輪胎材料　/516
14.5.1　輪胎加固　/516
14.5.2　鋼簾線　/517
14.5.3　橡膠機(jī)理：黃銅線的附著力　/519
14.5.4　人造絲　/520
14.5.5　尼龍　/521
14.5.6　聚酯纖維　/521
14.5.7　玻璃纖維　/521
14.5.8　芳綸　/522
14.5.9　簾線制造　/522
14.5.10　面料加工　/523
14.5.11　附著功能　/524
14.5.12　橡膠配方　/525
14.6　輪胎設(shè)計(jì)　/525
14.6.1　實(shí)驗(yàn)室測(cè)試　/526
14.6.2　證明測(cè)試　/527
14.6.3　商業(yè)評(píng)估　/528
14.7　輪胎制造　/528
14.7.1　復(fù)合加工　/528
14.7.2　壓延　/529
14.7.3　擠壓　/530
14.7.4　輪胎組建　/531
14.7.5　輪胎最終檢查　/531
14.8　總結(jié)　/532
參考文獻(xiàn)　/532

第15章 橡膠回收利用533
15.1　簡(jiǎn)介　/533
15.2　輪胎翻新　/535
15.3　回收橡膠硫化膠　/535
15.3.1　再生技術(shù)　/535
15.3.2　表面處理　/537
15.3.3　研磨和粉碎技術(shù)　/538
15.3.4　脫硫技術(shù)　/541
15.4　回收橡膠的利用　/550
15.4.1　總論　/550
15.4.2　在新輪胎中的應(yīng)用　/551
15.4.3　橡膠混合　/551
15.4.4　熱塑性再生橡膠共混物　/555
15.4.5　再生橡膠改性混凝土　/564
15.4.6　回收橡膠改性瀝青　/566
15.4.7　在土壤中使用廢橡膠　/569
15.4.8　回收橡膠制成產(chǎn)品　/570
15.5　橡膠熱解和焚化　/571
15.5.1　烴液和炭黑的回收　/571
15.5.2　輪胎衍生燃料　/573
15.6　結(jié)束語(yǔ)　/573
致謝　/574
參考文獻(xiàn)　/574