納米材料前沿：橡膠納米復合材料（基礎與應用）

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

第2章橡膠納米復合材料的微觀結(jié)構(gòu)023
郭寶春，劉軍，孟陽
（華南理工大學材料科學與工程學院，北京化工大學材料科學與工程學院，無錫寶通科技股份有限公司）
2.1橡膠納米復合材料的界面表征方法 024
2.1.1結(jié)合膠或預處理顆粒的表征 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溶脹法和冰點下降法表征 043
2.1.6比熱容測定表征 045
2.1.7應力-應變表征 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理論計算與分子模擬 055
2.3物理網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的表征 066
參考文獻 067

第3章橡膠納米增強機理073
張立群，李凡珠，郭寶春
（北京化工大學材料科學與工程學院，華南理工大學材料科學與工程學院）
3.1橡膠納米增強的機理 074
3.1.1橡膠增強中的逾滲現(xiàn)象 074
3.1.2橡膠增強逾滲現(xiàn)象的機理 078
3.1.3臨界粒子間距問題的探討 083
3.1.4臨界粒徑的探討 089
3.1.5橡膠增強影響因素的進一步探討 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)計理論模型 099
3.2.4材料試驗數(shù)據(jù)與超彈性方程確定 103
3.2.5總結(jié) 105
3.3犧牲鍵增強橡膠機理 108
3.3.1可逆犧牲鍵增強 108
3.3.2不可逆犧牲鍵 111
3.3.3展望 112
參考文獻 113

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

第5章橡膠納米復合材料的磨耗機理及抗磨技術171
張立群，吳曉輝
（北京化工大學材料科學與工程學院）
5.1磨耗機理 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 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 193
5.3.1橡膠材料的影響 193
5.3.2硫化體系 196
5.3.3防護體系 197
參考文獻 198

第6章橡膠納米復合材料的疲勞機制及耐疲勞技術203
溫世鵬，劉力，張立群
（北京化工大學材料科學與工程學院）
6.1橡膠納米復合材料的疲勞機制 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 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 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 236

第7章橡膠納米復合材料的濕滑機制及抗?jié)窕夹g241
吳友平，盧詠來，張立群
（北京化工大學材料科學與工程學院）
7.1濕滑現(xiàn)象 242
7.2濕滑機制 243
7.2.1橡膠材料的動態(tài)黏彈性與抗?jié)窕阅苤g的關系 244
7.2.2胎面膠料表面粗糙度與抗?jié)窕阅苤g的關系 246
7.3納米抗?jié)窕夹g 249
7.4樹脂-橡膠雜化體系抗?jié)窕夹g 251
參考文獻 258

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

第9章零維納米顆粒/ 橡膠納米復合材料341
盧詠來，韓冬禮，郭寶春，陸明，孟陽，吳友平，魏征
（北京化工大學材料科學與工程學院，華南理工大學材料科學與工程學院，中國航發(fā)北京航空材料研究院，無錫寶通科技股份有限公司，中國人民解放軍92578 部隊）
9.1炭黑/ 橡膠納米復合材料 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 347
9.1.4炭黑的多層次多尺度微觀結(jié)構(gòu) 349
9.1.5炭黑改性進展 360
9.2白炭黑/ 橡膠納米復合材料 365
9.2.1白炭黑/ 橡膠納米復合材料的制備 365
9.2.2白炭黑/ 橡膠納米復合材料的結(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)化應用 382
9.3納米碳酸鈣/橡膠納米復合材料 382
9.3.1力學性能 382
9.3.2其他性能 384
9.4納米氧化鋅/ 橡膠納米復合材料 385
9.4.1活化性能 386
9.4.2力學性能 386
9.4.3導熱性能 387
9.4.4抗紫外輻射性能 388
9.5納米有機球/ 橡膠納米復合材料 388
9.5.1交聯(lián)聚苯乙烯納米有機球 390
9.5.2交聯(lián)α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物納米有機球 391
9.5.3核殼型交聯(lián)聚苯乙烯-聚異戊二烯納米有機球 393
9.5.4工業(yè)化應用的前景 397
9.6不飽和羧酸金屬鹽增強橡膠納米復合材料 398
9.6.1MSUCA增強橡膠納米復合材料的制備 398
9.6.2MSUCA原位聚合反應機理 399
9.6.3影響MSUCA原位聚合反應的主要因素 401
9.6.4MSUCA增強效果及增強機理 404
9.6.5MSUCA對橡膠基體其他性能的改善 406
9.6.6MSUCA與其他填料并用增強效果 406
9.7多面體低聚硅倍半氧烷/橡膠納米復合材料 407
9.7.1多面體低聚硅倍半氧烷/橡膠復合材料的制備方法 408
9.7.2POSS/橡膠復合材料應用展望 415
9.8淀粉/橡膠納米復合材料 416
9.8.1淀粉/橡膠復合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能 416
9.8.2淀粉/橡膠復合材料的應用 418
9.9其他零維納米顆粒/橡膠納米復合材料 421
9.9.1納米二氧化鈦/橡膠復合材料 422
9.9.2富勒烯/橡膠復合材料 424
9.9.3納米金剛石/橡膠復合材料 426
9.9.4量子點及碳納米點/橡膠復合材料 427
9.9.5展望 428
參考文獻 429

第10章一維納米顆粒/橡膠納米復合材料441
盧詠來，田明，郭寶春
（北京化工大學材料科學與工程學院，華南理工大學材料科學與工程學院）
10.1碳納米管/橡膠納米復合材料 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)及強化 449
10.1.3碳納米管/橡膠復合材料的性能 464
10.1.4碳納米管/橡膠復合材料的應用研究進展 472
10.2凹凸棒土/橡膠納米復合材料 477
10.2.1凹凸棒土/橡膠納米復合材料的制備方法 477
10.2.2凹凸棒土/橡膠納米復合材料的結(jié)構(gòu)與性能 480
10.2.3凹凸棒土/橡膠納米復合材料的應用前景 499
10.3埃洛石納米管/橡膠納米復合材料 501
10.3.1埃洛石納米管/橡膠納米復合材料的制備方法 501
10.3.2埃洛石納米管/橡膠納米復合材料的界面設計 503
10.3.3埃洛石納米管/橡膠納米復合材料的性能 508
10.3.4埃洛石納米管在橡膠納米復合材料中的其他應用 516
10.4納米微晶纖維素/橡膠復合材料 518
10.4.1納米微晶纖維素/橡膠復合材料的制備 518
10.4.2納米微晶纖維素/橡膠復合材料的性能 520
10.5其他一維填料及其橡膠復合材料 524
10.5.1晶須 524
10.5.2靜電紡絲納米纖維 528
參考文獻 530

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

第12章自組裝型橡膠納米復合材料605
寧南英, 劉軍, 秦璇, 孫樹泉, 張立群
（北京化工大學材料科學與工程學院）
12.1嵌段橡膠納米復合材料 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 618
12.2.1橡膠的應變誘導結(jié)晶 618
12.2.2應變誘導結(jié)晶過程的結(jié)構(gòu)變化和演變機理 619
12.2.3溫度對橡膠應變誘導結(jié)晶的影響 624
12.2.4應變誘導結(jié)晶產(chǎn)生的應力松弛 626
12.3自組裝聚氨酯超級彈性體的設計與制備 628
參考文獻 636

索引 641