橡胶制品指以天然及合成橡胶为原料生产各种橡胶制品的活动，还包括利用废橡胶再生产的橡胶制品。橡胶的种类繁多，用途非常广泛。

橡胶的分类

天然橡胶是制作胶带、胶管、胶鞋的原料，适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品；丁苯橡胶广泛用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。丁腈橡胶以其优异的耐油性著称,在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料,各种密封制品,阻燃制品，与酚醛并用做结构胶粘剂等。其中也用作固体火箭发动机中的绝热层材料。

图1：橡胶的分类

橡胶绝缘/绝热材料

绝热层是固体火箭发动机中的隔热材料，具有良好的耐烧蚀、耐热、抗冲刷等性能，其主要作用是确保发动机工作时将结构的温度限定在允许的范围内。目前固体火箭发动机使用的内层绝热材料主要有两种，一种是以丁腈橡胶为基体的绝热材料，另一种是以三元乙丙橡胶为基体的绝热材料。

橡胶本身是一种优良的绝热材料，但是其分子链中不存在极性基团，表面极性低且存在弱边界层，化学性质不活泼，从而导致其粘接性能很差，尤其是很难与金属粘接。绝热材料与燃烧室壳体的粘接效果严重影响着绝热性能，若是粘接效果不好甚至导致试车失败。因此，橡胶绝缘材料在使用前需进行表面处理，加大表面的粗糙度，增大表面能，从而提高粘接性能。

图2：常规橡胶生产过程

绝热材料的表面处理方法主要包括：辐射接枝、表面氧化、物理包覆、人工打磨等。常用的传统方法是将绝热层表面打毛后，再使用化学溶剂清洗。但是这种方法不仅效率低，不能形成自动化作业，而且打磨时周围充满粉尘，对工人健康造成伤害。

低温等离子体处理

随着科学技术的迅速发展以及发展需要，低温等离子体处理作为一种优秀的表面改性方法，广泛适用于各种材料的表面改性。等离子体分为高温等离子体和低温等离子体。低温等离子体体系中，电子温度只高于离子和中子的温度，重粒子温度不高，而且低温等离子体只作用于材料表面的若干纳米深度，对于高分子材料基质不会造成损伤，并且具有快速，环保，效果均一等特点，因此适合于材料表面改性。

图3：高分子材料表面经O2等离子体处理的表面变化

低温等离子体表面处理技术作为一种新型的绿色环保的改性处理方法，近年来获得了迅速的发展，在改善高分子材料的染色性、印刷性、亲水性等方面得到了广泛的应用。近几十年来，国内外的学者们在改善材料粘接性能的研究当中广泛地运用低温等离子体技术，取得了很大进展。梁振宗等人将三元乙丙橡胶用不同工艺参数的低温等离子体处理后，其接触角和表面形貌与未处理之前相比，发生了很大变化。

图4：三元乙丙橡胶表面形貌对比

从图中可看出，没有经过低温等离子体处理的三元乙丙橡胶的表面没有明显的凸起或凹陷，是比较平整光滑的; 处理后可看出，低温等离子体对三元乙丙橡胶处理不同时间后，其表面形貌有显著的变化，出现凸起物且表面变粗糙，特别是在处理20s后，三元乙丙橡胶表面的凸起最为明显。通过局部放大图可看出，经过大气低温等离子体处理三元乙丙橡胶表面有明显的凸起或凹槽。这说明低温等离子体对三元乙丙橡胶表面有微观刻蚀，使其表面变粗糙，增大了比表面积，对其粘接强度的增强起到了积极作用。

Apreo2低电压超高分辨成像

扫描电镜作为材料显微分析的重要手段，在材料合成、改性、检验检测中发挥着不可替代的作用。对于类似橡胶类等导电性较差的材料，往往需要使用低电压进行观察，从而避免荷电对成像造成干扰。

赛默飞Apreo 2场发射扫描电镜具有业内最强的低电压超高分辨性能，搭配双引擎模式，分辨率可达到0.8nm（1kV），可以呈现材料最表面的真实形貌衬度，同时兼具高质量成像和多功能分析性能于一体，是科研和生产质控必不可少的理想分析平台。如下图5所示，采用1KV低电压拍摄橡胶的断面，低倍观察断口状态，高倍进一步区分橡胶表面的异物杂质。

图5：Apreo 2拍摄的橡胶断口表面

除了利用低电压外，我们还可以采用低真空的模式进行观察。下图6是采用低真空模式获得的轮胎外边面的形貌图，图中可清晰看到在橡胶中掺杂的氧化锌颗粒，用于提高轮胎的强度和耐磨性能。

图6：轮胎表面形貌结果

赛默飞场发射扫描电镜Apreo 2

参考文献：

1.梁振宗.大气射流低温等离子体对丁腈橡胶绝热材料的改性研究.

2.谷笑雨,戚涵姝,李昊原,等.低温等离子体处理对高分子材料表面改性的研究进展.

3.谷笑雨等.低温等离子体处理对高分子材料表面改性的研究进展.

4.梁振宗,郭效德,梁力,李广超.三元乙丙橡胶的低温等离子体表面改性.

5.董宾宾，郭效德，杨雪芹，等．低温等离子体技术应用在固体推进剂包覆领域的探索研究．

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