Rubber to Rubber Adhesion

1. Auflage 2021
ISBN: 978-1-119-76889-0
Verlag: Wiley

Buch, Englisch, 448 Seiten, Format (B × H): 162 mm x 237 mm, Gewicht: 768 g

In diesem Buch werden die verschiedenen Aspekte der Gummi-Gummi-Haftung betrachtet. Gummi ist ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur deutlich unterhalb der Raumtemperatur, daher sind die Ketten bei Raumtemperatur und höheren Temperaturen äußerst mobil. Diese Eigenschaft macht das Material sehr vielseitig. Gummi wird in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, vom Bergbau über Fahrzeugreifen bis zum Space-Shuttle. In all diesen Fällen werden Gummimischungen in Verbundstoffen verwendet und zusammengefügt. Je höher die Haftung, desto höher ist auch die Verbindungsfestigkeit. Die Grundsätze der Adhäsionswissenschaft und -technik werden umfassend genutzt, um bessere Verbindungen und somit nützlichere Produkte herzustellen. Der Inhalt dieses Werks ist nicht nur von theoretischer Bedeutung, sondern hat auch Auswirkungen auf die Praxis. Die Gummi-Gummi-Haftung ist ein allgegenwärtiges Thema. Daher ist das Buch ein wichtiges Hilfsmittel für Wissenschaftler, Mitarbeitende in der Forschung und Entwicklung, Beschäftigte in Unternehmen sowie Personen, die sich in der Praxis mit Gummi und Haftung beschäftigen.

Das Buch findet in den unterschiedlichsten Fachgebieten Verwendung (Polymere, Materialwissenschaft, Verfahrenstechnik, Chemie usw.). Zunächst wird das Material Gummi vorgestellt, es folgt eine Charakterisierung von Gummi, Angaben zu Gummioberflächen und -verbindungen und schließlich befassen sich die weiteren Kapitel mit der Gummi-Gummi-Haftung. Die wissenschaftlichen Aspekte, die zum Verständnis der Technik erforderlich sind, werden hervorgehoben. Das Werk enthält eine ausführliche Darstellung der Haftung zwischen unvulkanisierten Elastomeren, der Selbstheilung von Elastomeren, der Haftung zwischen Elastomermischungen durch Co-Vernetzung, der Haftung zwischen teilvulkanisierten Gummimischungen und teilvulkanisierten Gummimischungen, der Haftung zwischen vulkanisiertem Gummi und unvulkanisiertem Gummi oder teilvulkanisiertem Gummi sowie der Haftung zwischen vulkanisiertem Gummi und vulkanisiertem Gummi.

Autoren/Hrsg.

Kotnees, Dinesh Kumar

Bhowmick, Anil K

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Bauingenieurwesen Baukonstruktion, Baufachmaterialien
• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Produktionstechnik Schweißtechnik
• Naturwissenschaften Chemie Physikalische Chemie Kolloidchemie

Inhaltsverzeichnis

Foreword xv

Preface xvii

1 Introduction to Rubber 1

1.1 History 1

1.2 What is a Rubber? 3

1.3 What is the Structure of Rubber? 5

1.4 Why is Rubber Chosen Over Other Materials? 9

1.5 Brief Outline of Preparation of Rubber 10

1.6 Types of Rubber 13

1.6.1 Natural Rubber (NR) 14

1.6.2 Styrene - Butadiene Rubber (SBR) 14

1.6.3 Polybutadiene Rubber (BR) 15

1.6.4 Nitrile Rubber (NBR) and Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber (HNBR) 15

1.6.5 Ethylene Propylene Rubber (EPDM/EPM) 16

1.6.6 Chloroprene Rubber (CR) 16

1.6.7 Butyl Rubber (IIR) 16

1.7 Compounding of Rubbers 17

1.7.1 Rubbers 17

1.7.2 Vulcanizing Agents 20

1.7.3 Accelerator and Accelerator-Activators 21

1.7.4 Age Resistors 21

1.7.5 Fillers 23

1.7.6 Processing Aid 23

1.7.7 Miscellaneous Ingredients 24

1.8 The Processes of the Rubber Industry 25

1.9 Why is Adhesion Important in Rubber Science? 28

References 29

2 Important Physical Properties for Understanding Rubber Adhesion and Measurements of Rubber Adhesion 31

2.1 Molecular Weight of Polymer 33

2.1.1 Definition 33

2.1.1.1 Number Average Molecular Weight (Mn) 33

2.1.1.2 Weight Average Molecular Weight (Mw) 34

2.1.1.3 Z-Average Molecular Weight (Mz) and Viscosity Average Molecular Weight (Mv) 34

2.1.1.4 Molecular Weight Distribution (MWD) 35

2.1.2 Determination of Molecular Weight and MWD 36

2.1.2.1 GPC 36

2.1.2.2 Viscosity and Light Scattering Methods 37

2.1.2.3 Use of 1H NMR Spectroscopy in Polymer Molecular Weight Analysis 38

2.1.3 Relationship Between Adhesion and Molecular Weight in Unvulcanized Rubber 39

References 40

2.2 Glass Transition Temperature 41

2.2.1 Introduction and Definition 41

2.2.2 Glass Transition and Thermodynamics 42

2.2.3 Factors on Which Tg Depends 44

2.2.3.1 Chain Flexibility 44

2.2.3.2 Bulky Side Group 44

2.2.3.3 Polar Effect 44

2.2.3.4 Monomer Structure and Tg 44

2.2.3.5 Configurational Effect 45

2.2.3.6 Effect of Crosslinks 46

2.2.3.7 Tg and Plasticizer 46

2.2.4 Determination of Tg 46

References 49

2.3 Solubility Parameter, Interaction Parameter and Interface 50

2.3.1 Solubility Parameter 50

2.3.2 Interaction Parameter 52

2.3.3 Interface 55

References 59

2.4 Spectroscopic Techniques 60

2.4.1 Introduction 60

2.4.2 Principle of FTIR Spectroscopy 61

2.4.3 Principle of Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy 64

2.4.4 Principle of X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) 66

2.4.5 Chemical Groups and Adhesion 70

References 71

2.5 Microscopy 73

2.5.1 Optical or Light Microscopy 73

2.5.2 Scanning Electron Microscopy (SEM) 74

2.5.2.1 Principle of SEM 74

2.5.2.2 Sample Preparation and Measurements 76

2.5.3 Transmission Electron Microscopy (TEM) 79

2.5.4 Atomic Force Microscopy (AFM) 80

2.5.4.1 Principle 81

2.5.4.2 Operational Modes 82

2.5.4.3 Detection Method 83

2.5.4.4 Imaging and Analysis 84

References 89

2.6 Contact Angle, Surface Energy and Surface Roughness 91

2.6.1 Contact Angle 91

2.6.1.1 Concepts 91

2.6.1.2 Measurements 92

2.6.2 Surface Energy 93

2.6.3 Work of Adhesion and Spreading Coefficient 99

2.6.4 Theoretical Adhesion and Practical Adhesion 101

2.6.5 Surface Roughness 101

2.6.5.1 Concepts 101

2.6.5.2 Measurements 103

References 108

2.7 Rheological Properties of Rubber 110

2.7.1 Definition 110

2.7.1.1 Shear Viscosity 110

2.7.1.2 Shear Stress 111

2.7.1.3 Shear Rate 111

2.7.1.4 Viscous and Elastic Components 111

2.7.2 Measurement of Viscos

Über Autor(innen)

Dinesh Kumar Kotnees is an assistant professor in the Department of Metallurgical and Materials Engineering at the Indian Institute of Technology Patna (IIT Patna). Before joining IIT Patna he was working as a research scientist in General Electric Company (GE Plastics) Bangalore, India. Dr. Kotnees holds a PhD degree in Rubber Science and Technology from IIT Kharagpur.

Anil K. Bhowmick is currently at the Department of Chemical and Biomolecular Engineering at the University of Houston and a former Professor of Eminence, IIT Kharagpur, India. He was previously associated with the University of Akron, Ohio, USA, London School of Polymer Technology, London, and Tokyo Institute of Technology, Japan. He has more than 550 peer-reviewed international publications, 35 book chapters, and seven books. He holds twenty-one patents, including three US, three Japanese, and one German patent.