橡胶改性
概况
编辑根据ASTMD1566定义，橡胶是一种高分子材料，具有高分子材料的共性，分子量大，化学性质较为稳定，如粘弹性、绝缘性、环境老化性、密度小以及对流体的渗透性低等，能够被改性。[1]
定义
编辑橡胶改性（Rubber Modification）是指通过利用物理、化学方法往橡胶之中有选择的加入适量无机或有机物质，或者是将不同类高分子聚合物与橡胶进行共混，又或者是利用化学方法实现高聚物的接枝、共聚、嵌段、交联，甚至是将上述方法联合使用，以此来改善橡胶材料在某些方面的劣势，改进其加工工艺性能，进而降低成本，或使橡胶材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果，这即为橡胶改性。
目的与前景
编辑橡胶的改性，就是对橡胶材料的性能进行有选择性的扬长避短，既要保留和改进橡胶本身所具有的优势，同时还需要在另一方面降低甚至消除其劣势，以达到提高橡胶材料的使用性能、加工工艺性能，降低生产成本，已达到利润最大化，满足国民生产的需要。
由于对新材料的开发难度极大，难度极高，且不确定性较大，这导致了新材料的开发成功率较低，这就很容易造成大量人力物力财力的损失。然而在原有橡胶材料的基础上进行改性，无疑降低了开发成本，而且橡胶作为一种高分子材料，其未知领域仍然比较多，发展空间极大。同时，由于随着科学技术生产的发展，橡胶的使用量以及使用范围逐年增加，加上其价格较为低廉，而且人们对一种材料兼具多种性能的要求日益提高，这使得对橡胶的改性这一研究工作的前景变得十分乐观。
历史发展
编辑1493~1496年哥伦布第二次航行到印第安时，发现当地人玩的球能从地上跳起来，经了解才知道球是由一种树流出的浆液制成的，此后欧洲人才知道橡胶这种物质。但直到1823年，英国人创办了第一个橡胶生产防水布，这才是橡胶工业的开始。1826年Hancock发明了开放式炼胶机，1839年Goodyear发现了加入硫黄和碱式碳酸铝可以使橡胶硫化，这两项发明奠定饿了橡胶加工业的基础，1888年Dunlop发明了充气轮胎，汽车工业的发展促进了橡胶工业的真正起飞。1904年S.C.Mote用炭黑使天然橡胶的拉伸强度提高，找到了橡胶增强的有效途径，拉开了橡胶改性的序幕。近年来，橡胶工业新技术发展迅速，通过卤化、氢化、环氧化、接枝、共混、增容、动态硫化等方法开发了许多新橡胶材料，橡胶制品也向着高性能化、功能化、特种化方向发展，橡胶材料以其独有的特性发挥着重要的作用。[1]
共混改性
编辑概述
编辑共混改性法是指在一种材料中掺混入一种或多种其它物质，使得原材料具备掺入材料所具备的性能，从而达到改变增强原有材料性能的一种聚合物的改性方法。
分类
编辑物理共混：就是通常意义上的“混合”，即为简单的机械共混，利用物理方法将两者充分混合而且两者之间不发生任何化学变化； 物理/化学共混（就是通常所称的反应共混）：在物理共混的过程中兼有化学反应，可附属于物理共混； 化学共混：包括了接枝、嵌段共聚及聚合物互穿网络（IPN）等。
范例
编辑共混法增强丁苯橡胶
编辑由于胶粉是由烃类裂解或者不完全燃烧所得到的黑色粉末状固体，具有准石墨状结构，化学性质相对比较稳定，其表面含有羧基等多种活性基团，是亲油性物质，因而可用其来对丁苯橡胶进行改性。 利用胶粉来改性丁苯橡胶的方法是以橡胶作为基体，以胶粉颗粒作为增强相进行共混合成。胶粉在橡胶体系中充当补强和填充作用，以增强橡胶制品性能。
接枝改性
编辑概述
编辑接枝共聚是指在聚合物主干或主链聚合物存在下，加入一定的单体进行聚合反应，在主干聚合物上将分支聚合物成分通过化学键相互结合起来，形成分支的反应。 接枝共聚物通常是在高分子聚合物主干或者是主链聚合物存在下，将单体进行自由基聚合、离子加成聚合或开环聚合所得到的新的聚合物。由于接枝链的不同，将会在不同程度上赋予高聚物不同的性能。
接枝共聚方法
编辑链转移接枝：引发剂产生自由基使该自由基与主链上的氢发生反应，从而产生接枝点，形成接枝共聚物。 化学接枝：首先用化学方法在聚合物的主干链上导入易分解的活性基团，使活性基团分解成自由基，然后再与单体进行接枝共聚形成新的聚合物。 辐射接枝：将聚合物与单体在聚合前混合在一起，共同进行辐射，利用辐射所释放的能力使其进行反应。 预辐射法：先辐照聚合物，使之产生捕集型自由基，在用乙烯型单体与之接枝。[2]
接枝共聚改性原理
编辑橡胶（R）与单体（M）接枝共聚系按自由基链锁聚合历程进行聚合反应。其主要反应有：[3]
- 引发剂（B）分解产生活性自由基（I• ）
- 活性自由基（I• ）引发单体形成单体自由基（M• ）
- 单体自由基（M• ）继续进攻其他单体形成单体增长链自由基（P• ）
- 活性自由基（I• ）进攻橡胶形成主链自由基（R• ）
- 单体增长链自由基（P• ）向橡胶转移形成主链自由基（R• ）
- 单体在主链自由基（R• ）增长形成接枝橡胶（R-P）
- 主链自由基（R• ）与单体增长链自由基（P• ）自聚或互聚实现链终止
链端改性
编辑由于某些橡胶大分子链具有活性链端，因此可以利用橡胶材料的活性链端，对其进行不同方法的改性以提高某些物理化学性能, 如改善低温性能、抗拉性能、抗老化性能、耐磨性能及加工性能。常用的链端改性方法是偶联改性
表面改性
编辑表面改性技术是指用物理、化学等方法，通过对材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态进行有选择性地改变，进而赋予材料一种新的性能或者对原有性能的改善，扩大该材料的适用范围。例如橡胶表面磺化，表面磺化一般采用将橡胶浸渍在亚硫酸或硫酸溶液中的方法。磺化的效果是将橡胶表面的碳-碳键打开，在其中的一个碳上接上—SO3H。[4]