納米材料前沿：橡膠納米復(fù)合材料（基礎(chǔ)與應(yīng)用）

第1章緒論001
張立群
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
1.1橡膠材料的基本性能及應(yīng)用 002
1.2橡膠納米復(fù)合材料的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 005
1.2.1炭黑/ 橡膠納米復(fù)合材料 005
1.2.2白炭黑/ 橡膠納米復(fù)合材料 007
1.2.3納米碳酸鈣/橡膠復(fù)合材料 009
1.2.4黏土/ 橡膠納米復(fù)合材料 009
1.2.5納米氧化鋅/ 橡膠復(fù)合材料 011
1.2.6碳納米管/ 橡膠納米復(fù)合材料 012
1.2.7石墨烯/ 橡膠納米復(fù)合材料 013
1.2.8其他納米顆粒/橡膠復(fù)合材料 014
1.2.9嵌段聚合物自組裝型橡膠納米復(fù)合材料 016
1.3橡膠納米復(fù)合材料的未來(lái)與挑戰(zhàn) 017
參考文獻(xiàn) 018

第2章橡膠納米復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)023
郭寶春，劉軍，孟陽(yáng)
（華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，無(wú)錫寶通科技股份有限公司）
2.1橡膠納米復(fù)合材料的界面表征方法 024
2.1.1結(jié)合膠或預(yù)處理顆粒的表征 024
2.1.2填料- 橡膠相互作用能量的理論計(jì)算 028
2.1.3界面可視化表征 030
2.1.4界面松弛譜表征 037
2.1.5溶脹法和冰點(diǎn)下降法表征 043
2.1.6比熱容測(cè)定表征 045
2.1.7應(yīng)力-應(yīng)變表征 046
2.2納米分散結(jié)構(gòu)的表征 048
2.2.1顯微觀察 049
2.2.2理論計(jì)算與分子模擬 055
2.3物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的表征 066
參考文獻(xiàn) 067

第3章橡膠納米增強(qiáng)機(jī)理073
張立群，李凡珠，郭寶春
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
3.1橡膠納米增強(qiáng)的機(jī)理 074
3.1.1橡膠增強(qiáng)中的逾滲現(xiàn)象 074
3.1.2橡膠增強(qiáng)逾滲現(xiàn)象的機(jī)理 078
3.1.3臨界粒子間距問(wèn)題的探討 083
3.1.4臨界粒徑的探討 089
3.1.5橡膠增強(qiáng)影響因素的進(jìn)一步探討 091
3.2橡膠高彈性本構(gòu)方程 093
3.2.1基本概念 093
3.2.2唯象理論模型 095
3.2.3分子統(tǒng)計(jì)理論模型 099
3.2.4材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)與超彈性方程確定 103
3.2.5總結(jié) 105
3.3犧牲鍵增強(qiáng)橡膠機(jī)理 108
3.3.1可逆犧牲鍵增強(qiáng) 108
3.3.2不可逆犧牲鍵 111
3.3.3展望 112
參考文獻(xiàn) 113

第4章橡膠納米復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)黏彈性及生熱/ 阻尼119
張立群，劉軍，吳友平，趙秀英，吳曉輝
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
4.1橡膠納米復(fù)合材料黏彈性機(jī)理 120
4.1.1Payne效應(yīng) 120
4.1.2Mullins效應(yīng) 135
4.1.3動(dòng)態(tài)生熱及低生熱技術(shù) 137
4.2納米阻尼技術(shù) 155
4.2.1橡膠納米復(fù)合材料的阻尼機(jī)理 156
4.2.2納米填料對(duì)橡膠材料阻尼性能的影響 157
參考文獻(xiàn) 166

第5章橡膠納米復(fù)合材料的磨耗機(jī)理及抗磨技術(shù)171
張立群，吳曉輝
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
5.1磨耗機(jī)理 172
5.1.1疲勞磨耗 173
5.1.2卷曲磨耗 173
5.1.3磨蝕磨耗 175
5.1.4切割磨耗 177
5.1.5降解磨耗 178
5.2納米抗磨技術(shù) 179
5.2.1炭黑 180
5.2.2白炭黑 183
5.2.3黏土 185
5.2.4氧化石墨烯 189
5.2.5碳納米管 191
5.3其他抗磨技術(shù) 193
5.3.1橡膠材料的影響 193
5.3.2硫化體系 196
5.3.3防護(hù)體系 197
參考文獻(xiàn) 198

第6章橡膠納米復(fù)合材料的疲勞機(jī)制及耐疲勞技術(shù)203
溫世鵬，劉力，張立群
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
6.1橡膠納米復(fù)合材料的疲勞機(jī)制 204
6.1.1基本理論 204
6.1.2影響因素 206
6.1.3研究方法 215
6.2納米耐疲勞技術(shù) 219
6.2.1炭黑 219
6.2.2白炭黑 221
6.2.3納米黏土 222
6.2.4碳納米管 226
6.2.5石墨烯 228
6.2.6淀粉 230
6.3其他耐疲勞技術(shù) 232
6.3.1橡膠基體 232
6.3.2交聯(lián)體系 235
6.3.3防老劑 236
參考文獻(xiàn) 236

第7章橡膠納米復(fù)合材料的濕滑機(jī)制及抗?jié)窕夹g(shù)241
吳友平，盧詠來(lái)，張立群
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
7.1濕滑現(xiàn)象 242
7.2濕滑機(jī)制 243
7.2.1橡膠材料的動(dòng)態(tài)黏彈性與抗?jié)窕阅苤g的關(guān)系 244
7.2.2胎面膠料表面粗糙度與抗?jié)窕阅苤g的關(guān)系 246
7.3納米抗?jié)窕夹g(shù) 249
7.4樹(shù)脂-橡膠雜化體系抗?jié)窕夹g(shù) 251
參考文獻(xiàn) 258

第8章橡膠納米復(fù)合材料的傳導(dǎo)/ 阻隔機(jī)理261
郭寶春，寧南英，盧詠來(lái)，田明，李紅霞
（華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，
北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京北化新橡特種材料科技股份有限公司）
8.1橡膠納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性能 262
8.1.1橡膠納米復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理 262
8.1.2影響橡膠納米復(fù)合材料導(dǎo)電性能的因素 263
8.2橡膠納米復(fù)合材料的介電驅(qū)動(dòng)機(jī)理和影響因素 279
8.2.1介電彈性體材料的機(jī)電性能及驅(qū)動(dòng)機(jī)理 279
8.2.2DE納米復(fù)合材料的機(jī)電性能及其影響因素 282
8.3橡膠納米復(fù)合材料導(dǎo)熱機(jī)制及影響導(dǎo)熱性能的因素 294
8.3.1橡膠納米復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)制 294
8.3.2影響橡膠納米復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的因素 295
8.3.3高導(dǎo)熱橡膠納米復(fù)合材料的應(yīng)用 299
8.4橡膠納米復(fù)合材料的阻隔機(jī)理和影響因素 302
8.4.1阻隔的一般機(jī)理 302
8.4.2影響橡膠納米復(fù)合材料阻隔性的因素 303
8.5橡膠納米復(fù)合材料的阻燃機(jī)理及影響因素 311
8.5.1橡膠納米復(fù)合材料的阻燃機(jī)理 311
8.5.2橡膠納米復(fù)合材料的阻燃性能及其影響因素 312
參考文獻(xiàn) 325

第9章零維納米顆粒/ 橡膠納米復(fù)合材料341
盧詠來(lái)，韓冬禮，郭寶春，陸明，孟陽(yáng)，吳友平，魏征
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院，無(wú)錫寶通科技股份有限公司，中國(guó)人民解放軍92578 部隊(duì)）
9.1炭黑/ 橡膠納米復(fù)合材料 342
9.1.1炭黑及其工業(yè)發(fā)展概述 342
9.1.2炭黑制備工藝 343
9.1.3炭黑基本結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 347
9.1.4炭黑的多層次多尺度微觀結(jié)構(gòu) 349
9.1.5炭黑改性進(jìn)展 360
9.2白炭黑/ 橡膠納米復(fù)合材料 365
9.2.1白炭黑/ 橡膠納米復(fù)合材料的制備 365
9.2.2白炭黑/ 橡膠納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能 380
9.2.3濕法混煉制備白炭黑母膠的中試或產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 382
9.3納米碳酸鈣/橡膠納米復(fù)合材料 382
9.3.1力學(xué)性能 382
9.3.2其他性能 384
9.4納米氧化鋅/ 橡膠納米復(fù)合材料 385
9.4.1活化性能 386
9.4.2力學(xué)性能 386
9.4.3導(dǎo)熱性能 387
9.4.4抗紫外輻射性能 388
9.5納米有機(jī)球/ 橡膠納米復(fù)合材料 388
9.5.1交聯(lián)聚苯乙烯納米有機(jī)球 390
9.5.2交聯(lián)α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物納米有機(jī)球 391
9.5.3核殼型交聯(lián)聚苯乙烯-聚異戊二烯納米有機(jī)球 393
9.5.4工業(yè)化應(yīng)用的前景 397
9.6不飽和羧酸金屬鹽增強(qiáng)橡膠納米復(fù)合材料 398
9.6.1MSUCA增強(qiáng)橡膠納米復(fù)合材料的制備 398
9.6.2MSUCA原位聚合反應(yīng)機(jī)理 399
9.6.3影響MSUCA原位聚合反應(yīng)的主要因素 401
9.6.4MSUCA增強(qiáng)效果及增強(qiáng)機(jī)理 404
9.6.5MSUCA對(duì)橡膠基體其他性能的改善 406
9.6.6MSUCA與其他填料并用增強(qiáng)效果 406
9.7多面體低聚硅倍半氧烷/橡膠納米復(fù)合材料 407
9.7.1多面體低聚硅倍半氧烷/橡膠復(fù)合材料的制備方法 408
9.7.2POSS/橡膠復(fù)合材料應(yīng)用展望 415
9.8淀粉/橡膠納米復(fù)合材料 416
9.8.1淀粉/橡膠復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能 416
9.8.2淀粉/橡膠復(fù)合材料的應(yīng)用 418
9.9其他零維納米顆粒/橡膠納米復(fù)合材料 421
9.9.1納米二氧化鈦/橡膠復(fù)合材料 422
9.9.2富勒烯/橡膠復(fù)合材料 424
9.9.3納米金剛石/橡膠復(fù)合材料 426
9.9.4量子點(diǎn)及碳納米點(diǎn)/橡膠復(fù)合材料 427
9.9.5展望 428
參考文獻(xiàn) 429

第10章一維納米顆粒/橡膠納米復(fù)合材料441
盧詠來(lái)，田明，郭寶春
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
10.1碳納米管/橡膠納米復(fù)合材料 442
10.1.1概述 442
10.1.2碳納米管與橡膠的界面結(jié)合狀態(tài)及強(qiáng)化 449
10.1.3碳納米管/橡膠復(fù)合材料的性能 464
10.1.4碳納米管/橡膠復(fù)合材料的應(yīng)用研究進(jìn)展 472
10.2凹凸棒土/橡膠納米復(fù)合材料 477
10.2.1凹凸棒土/橡膠納米復(fù)合材料的制備方法 477
10.2.2凹凸棒土/橡膠納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能 480
10.2.3凹凸棒土/橡膠納米復(fù)合材料的應(yīng)用前景 499
10.3埃洛石納米管/橡膠納米復(fù)合材料 501
10.3.1埃洛石納米管/橡膠納米復(fù)合材料的制備方法 501
10.3.2埃洛石納米管/橡膠納米復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì) 503
10.3.3埃洛石納米管/橡膠納米復(fù)合材料的性能 508
10.3.4埃洛石納米管在橡膠納米復(fù)合材料中的其他應(yīng)用 516
10.4納米微晶纖維素/橡膠復(fù)合材料 518
10.4.1納米微晶纖維素/橡膠復(fù)合材料的制備 518
10.4.2納米微晶纖維素/橡膠復(fù)合材料的性能 520
10.5其他一維填料及其橡膠復(fù)合材料 524
10.5.1晶須 524
10.5.2靜電紡絲納米纖維 528
參考文獻(xiàn) 530

第11章二維納米顆粒/橡膠納米復(fù)合材料543
吳曉輝，郭寶春，王益慶
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
11.1層狀硅酸鹽/ 橡膠納米復(fù)合材料 544
11.1.1層狀硅酸鹽的結(jié)構(gòu) 544
11.1.2層狀硅酸鹽的性質(zhì) 546
11.1.3層狀硅酸鹽/橡膠納米復(fù)合材料的制備 552
11.1.4層狀硅酸鹽/橡膠納米復(fù)合材料的性能 555
11.1.5層狀硅酸鹽/橡膠納米復(fù)合材料的工業(yè)化應(yīng)用 558
11.2石墨烯/橡膠復(fù)合材料 567
11.2.1石墨烯/橡膠復(fù)合材料的制備 568
11.2.2石墨烯/橡膠復(fù)合材料的性能 572
11.2.3石墨烯/橡膠復(fù)合材料的應(yīng)用研究 585
11.3其他二維納米顆粒/橡膠復(fù)合材料 586
11.3.1層狀雙金屬氫氧化物/橡膠復(fù)合材料 586
11.3.2氮化硼納米片/橡膠復(fù)合材料 590
11.3.3二硫化鉬/橡膠復(fù)合材料 594
參考文獻(xiàn) 596

第12章自組裝型橡膠納米復(fù)合材料605
寧南英, 劉軍, 秦璇, 孫樹(shù)泉, 張立群
（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）
12.1嵌段橡膠納米復(fù)合材料 606
12.1.1概述 606
12.1.2苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 607
12.1.3熱塑性聚酯彈性體 610
12.1.4熱塑性聚氨基甲酸酯 613
12.1.5乙烯-辛烯嵌段共聚物 616
12.2拉伸結(jié)晶納米自增強(qiáng) 618
12.2.1橡膠的應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶 618
12.2.2應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶過(guò)程的結(jié)構(gòu)變化和演變機(jī)理 619
12.2.3溫度對(duì)橡膠應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶的影響 624
12.2.4應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶產(chǎn)生的應(yīng)力松弛 626
12.3自組裝聚氨酯超級(jí)彈性體的設(shè)計(jì)與制備 628
參考文獻(xiàn) 636

索引 641