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　與實驗的比較　/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題　/017
致謝　/017
參考文獻　/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　一般動力學(xué)過程　/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　機理與動力學(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)骄酆现械年栯x子聚合　/043
2.7.1　機理和動力學(xué)　/043
2.7.2　丁基橡膠　/046
2.7.3　活性陽離子聚合　/046
2.7.4　其他陽離子聚合：雜環(huán)單體　/047
2.8　陰離子鏈?zhǔn)骄酆稀?048
2.8.1　機理與動力學(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　機理與動力學(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　/069

第3章 新科學(xué)技術(shù)對彈性體結(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　/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)對模量的貢獻　/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　/149

第5章 橡膠的黏彈性行為與混合物的動力學(xué)行為153
5.1　簡介　/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　動態(tài)力學(xué)測試　/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　時間和頻率依賴的等溫測試　/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　其他黏彈性測試方法　/171
5.6　黏彈性機制和異常現(xiàn)象的理論解釋　/171
5.6.1　低分子量聚合物的熱流變簡易性的分類　/171
5.6.2　彈性體的熱流變簡易性　/176
5.6.3　帶有交聯(lián)密度的鏈段松弛時間和JG松弛時間的變化　/177
5.6.4　連接動力學(xué)　/177
5.7　高度非對稱的聚合共混物的組成動力學(xué)　/180
5.7.1　在高度非對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力學(xué)　/180
5.7.2　聚合物共混物的異常組分動力學(xué)　/182
5.7.3　性質(zhì)的解釋　/201
5.7.4　總結(jié)　/215
參考文獻　/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　/241
6.3.2　填料顆?！?244
6.3.3　共混物　/247
6.4　工程分析　/249
6.4.1　無量綱量　/249
6.4.2　實驗原理　/250
6.5　實際處理注意事項　/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　/257

第7章 硫化265
7.1　介紹　/265
7.2　概述　/265
7.3　硫化劑對硫化的影響　/266
7.4　硫化過程的表征　/267
7.5　無加速硫黃硫化　/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劑時所起的作用　/278
7.6.4　實現(xiàn)特殊硫化性質(zhì)　/280
7.6.5　鍍銅鋼對附著力的影響　/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劑下的硫化反應(yīng)　/284
7.6.8　可選擇的硫促進劑體系的配方　/285
7.7　酚類硫化劑、苯醌衍生物或雙馬來酰亞胺硫化　/285
7.8　金屬氧化物的作用　/289
7.9　有機過氧化物作用下的硫化反應(yīng)　/291
7.9.1　不飽和烴的過氧化物硫化　/291
7.9.2　飽和烴類彈性體的過氧化物硫化反應(yīng)　/292
7.9.3　硅橡膠的過氧化物硫化反應(yīng)　/294
7.9.4　聚氨酯彈性體的過氧化物硫化反應(yīng)　/294
7.9.5　過氧化物硫化反應(yīng)配方　/294
7.10　動態(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　/297

第8章 微小粒子填充物增強彈性體301
8.1　簡介　/301
8.2　填充劑的制備　/301
8.2.1　非補強填充劑　/301
8.2.2　補強型填充劑　/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　/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　樹脂　/359
9.6.5　短纖維　/360
9.7　復(fù)合型開發(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　/365

第10章 彈性體強度367
10.1　簡介　/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　試驗片的撕裂　/371
10.3　臨界強度和延伸性　/372
10.4　裂紋的擴展　/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　填料的強化　/378
10.4.5　反復(fù)拉伸：動態(tài)裂紋擴展　/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　能量耗散和強度　/384
10.6　反復(fù)施壓：機械疲勞　/385
10.7　多軸應(yīng)力下的破壞　/388
10.7.1　臨界平面假說　/388
10.7.2　能量密度可用于推動裂縫前體增長　/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　臭氧開裂現(xiàn)象　/390
10.9　磨損　/391
10.9.1　機械損失　/391
10.9.2　化學(xué)效應(yīng)　/393
10.10　故障建模的計算方法　/393
致謝　/394
拓展閱讀　/394
參考文獻　/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　/419

第12章 彈性體合金421
12.1　簡介　/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　/450

第13章 熱塑性彈性體457
13.1　簡介　/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　/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　/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　/509
14.4.3　線張力　/513
14.4.4　胎面設(shè)計模式　/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　/525
14.6.1　實驗室測試　/526
14.6.2　證明測試　/527
14.6.3　商業(yè)評估　/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　/532

第15章 橡膠回收利用533
15.1　簡介　/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　/573
致謝　/574
參考文獻　/574