橡膠改性
概況
編輯根據ASTMD1566定義，橡膠是一種高分子材料，具有高分子材料的共性，分子量大，化學性質較為穩定，如粘彈性、絕緣性、環境老化性、密度小以及對流體的滲透性低等，能夠被改性。[1]
定義
編輯橡膠改性（Rubber Modification）是指通過利用物理、化學方法往橡膠之中有選擇的加入適量無機或有機物質，或者是將不同類高分子聚合物與橡膠進行共混，又或者是利用化學方法實現高聚物的接枝、共聚、嵌段、交聯，甚至是將上述方法聯合使用，以此來改善橡膠材料在某些方面的劣勢，改進其加工工藝性能，進而降低成本，或使橡膠材料僅在表面以及電、磁、光、熱、聲、燃燒等方面賦予獨特功能等效果，這即為橡膠改性。
目的與前景
編輯橡膠的改性，就是對橡膠材料的性能進行有選擇性的揚長避短，既要保留和改進橡膠本身所具有的優勢，同時還需要在另一方面降低甚至消除其劣勢，以達到提高橡膠材料的使用性能、加工工藝性能，降低生產成本，已達到利潤最大化，滿足國民生產的需要。
由於對新材料的開發難度極大，難度極高，且不確定性較大，這導致了新材料的開發成功率較低，這就很容易造成大量人力物力財力的損失。然而在原有橡膠材料的基礎上進行改性，無疑降低了開發成本，而且橡膠作為一種高分子材料，其未知領域仍然比較多，發展空間極大。同時，由於隨着科學技術生產的發展，橡膠的使用量以及使用範圍逐年增加，加上其價格較為低廉，而且人們對一種材料兼具多種性能的要求日益提高，這使得對橡膠的改性這一研究工作的前景變得十分樂觀。
歷史發展
編輯1493~1496年哥倫布第二次航行到印第安時，發現當地人玩的球能從地上跳起來，經了解才知道球是由一種樹流出的漿液製成的，此後歐洲人才知道橡膠這種物質。但直到1823年，英國人創辦了第一個橡膠生產防水布，這才是橡膠工業的開始。1826年Hancock發明了開放式煉膠機，1839年Goodyear發現了加入硫黃和鹼式碳酸鋁可以使橡膠硫化，這兩項發明奠定餓了橡膠加工業的基礎，1888年Dunlop發明了充氣輪胎，汽車工業的發展促進了橡膠工業的真正起飛。1904年S.C.Mote用炭黑使天然橡膠的拉伸強度提高，找到了橡膠增強的有效途徑，拉開了橡膠改性的序幕。近年來，橡膠工業新技術發展迅速，通過鹵化、氫化、環氧化、接枝、共混、增容、動態硫化等方法開發了許多新橡膠材料，橡膠製品也向着高性能化、功能化、特種化方向發展，橡膠材料以其獨有的特性發揮着重要的作用。[1]
共混改性
編輯概述
編輯共混改性法是指在一種材料中摻混入一種或多種其它物質，使得原材料具備摻入材料所具備的性能，從而達到改變增強原有材料性能的一種聚合物的改性方法。
分類
編輯物理共混：就是通常意義上的「混合」，即為簡單的機械共混，利用物理方法將兩者充分混合而且兩者之間不發生任何化學變化； 物理/化學共混（就是通常所稱的反應共混）：在物理共混的過程中兼有化學反應，可附屬於物理共混； 化學共混：包括了接枝、嵌段共聚及聚合物互穿網絡（IPN）等。
範例
編輯共混法增強丁苯橡膠
編輯由於膠粉是由烴類裂解或者不完全燃燒所得到的黑色粉末狀固體，具有準石墨狀結構，化學性質相對比較穩定，其表面含有羧基等多種活性基團，是親油性物質，因而可用其來對丁苯橡膠進行改性。 利用膠粉來改性丁苯橡膠的方法是以橡膠作為基體，以膠粉顆粒作為增強相進行共混合成。膠粉在橡膠體系中充當補強和填充作用，以增強橡膠製品性能。
接枝改性
編輯概述
編輯接枝共聚是指在聚合物主幹或主鏈聚合物存在下，加入一定的單體進行聚合反應，在主幹聚合物上將分支聚合物成分通過化學鍵相互結合起來，形成分支的反應。 接枝共聚物通常是在高分子聚合物主幹或者是主鏈聚合物存在下，將單體進行自由基聚合、離子加成聚合或開環聚合所得到的新的聚合物。由於接枝鏈的不同，將會在不同程度上賦予高聚物不同的性能。
接枝共聚方法
編輯鏈轉移接枝：引發劑產生自由基使該自由基與主鏈上的氫發生反應，從而產生接枝點，形成接枝共聚物。 化學接枝：首先用化學方法在聚合物的主幹鏈上導入易分解的活性基團，使活性基團分解成自由基，然後再與單體進行接枝共聚形成新的聚合物。 輻射接枝：將聚合物與單體在聚合前混合在一起，共同進行輻射，利用輻射所釋放的能力使其進行反應。 預輻射法：先輻照聚合物，使之產生捕集型自由基，在用乙烯型單體與之接枝。[2]
接枝共聚改性原理
編輯橡膠（R）與單體（M）接枝共聚系按自由基鏈鎖聚合曆程進行聚合反應。其主要反應有：[3]
- 引發劑（B）分解產生活性自由基（I• ）
- 活性自由基（I• ）引發單體形成單體自由基（M• ）
- 單體自由基（M• ）繼續進攻其他單體形成單體增長鏈自由基（P• ）
- 活性自由基（I• ）進攻橡膠形成主鏈自由基（R• ）
- 單體增長鏈自由基（P• ）向橡膠轉移形成主鏈自由基（R• ）
- 單體在主鏈自由基（R• ）增長形成接枝橡膠（R-P）
- 主鏈自由基（R• ）與單體增長鏈自由基（P• ）自聚或互聚實現鏈終止
鏈端改性
編輯由於某些橡膠大分子鏈具有活性鏈端，因此可以利用橡膠材料的活性鏈端，對其進行不同方法的改性以提高某些物理化學性能, 如改善低溫性能、抗拉性能、抗老化性能、耐磨性能及加工性能。常用的鏈端改性方法是偶聯改性
表面改性
編輯表面改性技術是指用物理、化學等方法，通過對材料表面的形貌、化學成分、相組成、微觀結構、缺陷狀態或應力狀態進行有選擇性地改變，進而賦予材料一種新的性能或者對原有性能的改善，擴大該材料的適用範圍。例如橡膠表面磺化，表面磺化一般採用將橡膠浸漬在亞硫酸或硫酸溶液中的方法。磺化的效果是將橡膠表面的碳-碳鍵打開，在其中的一個碳上接上—SO3H。[4]