江苏大学橡胶工艺学考试答案Word文件下载.docx

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BR比NR回弹性大，因为BR分子链无侧基，分子链柔性较好，分子间作用力较小。

3.在NR、IR、SBR、BR、EPR、IIR、CR和NBR中，哪些属于结晶自补强橡胶?

结晶是通过

什么途径对橡胶起补强作用?

4.试简述NR与IR在性能上的主要不同点及原因 

未硫化胶流动性好于NR，生胶有冷流倾向，格林强度低，硫化速度较慢，IR压延、压出时收缩率较低，粘合性不亚于NR。

IR硫化胶相比于NR硬度，定伸应力和拉伸强度较低，扯断伸长率稍高，回弹性与NR相同，高温下回弹性比NR稍高，生热性及压缩永久变形、拉伸永久变形都较NR低，IR耐老化性稍逊于NR。

原因：

IR微观结构中顺式含量低于NR，即分子规整性低于NR，所以异戊橡胶结晶能力比NR差，分子量分布较窄，不含有NR中那么多的蛋白质和丙酮抽出物等非橡胶成分。

5.试比较高温SBR与低温SBR的主要不同点；

充油SBR、充炭黑SBR及充油充炭黑SBR与未填充SBR相比有哪些优点?

高温SBR与低温SBR相比，高温SBR分子量分布指数比低温SBR高，支化程度和凝胶含量比低温SBR高。

SBR分子链柔性较低，Tg较高，分子间作用力大，为改善加工性能，可加入软化剂，充油SBR比未填充SBR有较好的加工性能。

丁苯橡胶不能结晶，是非自补强橡胶，必须加补强剂，充炭黑SBR比未充填SBR有较好的拉伸强度、撕裂强度等。

6.在不考虑聚合反应的情况下，试说明为什么在EPDM中选用非共轭二烯为第三单体?

选用非共轭二烯是虚妄在分子键中保存双键中非共轭的双键在侧基上，耐老化。

7.根据用途选择一种适当的橡胶 

①制造水胎或硫化胶囊乙丙橡胶 

②制造内胎丁基橡胶 

③制造耐230℃在石油介质中连续工作的密封件氟橡胶 

④具有一定阻燃性、机械强度较高、耐酸碱的运输带覆盖胶氯丁橡胶 

8.试比较一下NR、SBR和BR的弹性、耐老化性与硫磺反应性等有何差异?

并从化学结构上加以解释。

弹性比较：

BR>

NR>

SBR，因为BR主链上无侧基，NR主链上有侧甲基，SBR侧基是苯基及乙烯基，分子链柔顺性BR>

SBR 

耐老性比较：

SBR＞BR＞NR，因为NR主链上侧基是推电子基团，SBR侧基是弱吸电子基团，前者对于双键及双键α氢有活化作用，后者有钝化作用，BR无侧基，介于两者之间。

硫磺反应性比较：

NR＞BR＞SBR，因为NR主链上侧基是推电子基团，SBR侧基是弱吸电子基团，前者对于双键及双键α氢有活化作用，后者有钝化作用，BR无侧基，介于两者之间。

9.试从化学结构上说明IIR为何具有优良的耐老化和耐气透性?

硅橡胶为何耐高温?

对于丁基橡胶， 

可以看出分子主链周围有密集的侧甲基，且无极性基团和活性基团。

异戊二烯的数量相当于主链上每100个碳原子才有一个双键（单个存在），可近似看作饱和橡胶，所以它耐老化，透气性好。

对于硅橡胶来说，硅橡胶是分子主链中为—Si—O—无机结构，热稳定性好，因此耐高温。

10.鉴别橡胶∶ 

①两包生胶标识模糊，已知其中一包是SBR-1502，另一包是BR-DJ9000,试选择一定的方法，将其准确地区分开来。

测玻璃化转变温度、看冷流。

②有两块外观均为黑色的混炼胶，已知其一是掺有少许炭黑的CR，另一块是掺有少许炭黑的BR胶，试至少用两种最简单（不用任何仪器）的方法，将它们分辨开来。

燃烧，CR有刺鼻的味道。

观察冷流。

11.分离橡胶∶一块EPDM与一块FPM被混成一块宏观上比较均匀的共混胶，试选用一种适

当的方法将其分离开。

12.什么是TPE?

如果用PE及PS分别作为硬相，试问这两种TPE的最高使用温度取决于什么?

大约应是多少度?

答:

TPE指热塑性弹性体，在常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性材料。

以PE作为硬相，最高使用温度取决于PE的熔点，大约是146°

。

以PS作为硬相，最高使用温度取决于PS的玻璃化转变温度，大约是100℃。

13.什么是再生胶?

橡胶再生过程的实质是什么?

再生胶有何用途?

再生胶的定义：

由废旧橡胶制品和硫化胶的边角废料、经粉碎、脱硫等加工处理制得的具有塑性和粘性的材料。

实质：

橡胶的再生是废胶在增塑剂（软化剂和活化剂）、氧、热和机械剪切的综合作用下，部分分子链和交联点发生断裂的过程。

应用：

（1）在轮胎工业中，再生胶主要用于制造垫带，另外也可用于外胎中的钢丝胶、三角胶条以及小型轮胎、力车胎中等。

（2）在工业用橡胶制品中也有应用，如胶管、胶板等橡胶制品中。

14.为什么丁苯胶的硫化速度比天然胶慢?

因为NR有推电子的侧甲基，而丁苯橡胶有弱吸电子的苯基和乙烯基侧基 

15.SBR在哪些性能上优于NR?

试从结构上解释之。

SBR的耐磨性、抗湿滑性、起始龟裂性能及使用温度上限都优于NR。

因为NR有推电子的侧甲基，而SBR有弱电子的苯基和乙烯基侧基，SBR分子链侧基是苯基及乙烯基，分子链不易内旋转。

16.再生胶的制造方法主要有哪几种?

油法、水油法、挤出法、溶解法、室温塑化法、动态脱硫法 

第二章橡胶的硫化体系及硫化 

三．回答问题∶ 

1．硫磺在NR、SBR、BR和NBR这几种橡胶中的溶解性怎样?

硫磺交联键的类型有哪几种?

室温下，硫磺在NR和SBR中溶解较为容易，在BR和NBR中的溶解比较困难。

单硫键-C-S-C- 

双硫键-C-S-S-C-：

耐热、耐老化性能较好，但张伸性能、耐疲劳性能较差 

多硫键-C-Sn-C- 

机械强度高，耐疲劳性好，但耐热、耐老化性能较差。

2．哪些橡胶可用硫磺硫化，单用硫磺硫化有何缺点?

含双键多的橡胶可用硫磺硫化。

硫化时间长、硫磺用量多、硫化温度高、能耗大、硫磺利用率低，而且橡胶的工艺性能和物理机械性能较有促进剂和活化剂的硫化体系低。

3．用过氧化物硫化和树脂硫化各须注意哪些问题?

过氧化物需注意：

配方体系中不宜使用酸性促进剂，因为酸性易使自由基钝化。

树脂硫化温度高、速度慢。

4．用硫磺、有机多硫化物、过氧化物、树脂硫化时，其硫化胶性能有何特点?

常硫量硫化体系：

拉伸强度高、弹性大，耐疲劳性好；

耐热、耐老化性能较差。

半有效硫化体系：

拉伸强度、弹性、耐疲劳性能始终；

有效硫化体系：

耐热，耐老化性能较好，但拉伸强度、弹性、耐疲劳性能较差。

平衡硫化体系：

高强度、抗撕性、耐热氧、抗硫化返原、耐动态疲劳性和生热低。

有机多硫化物：

硫化胶以低硫键为主，故硫化胶具有良好的耐热、耐老化性能，但拉伸强度、耐疲劳性能较差，永久变形较大。

有机过氧化物：

由于交联键是C-C键，键能比低硫键高，故硫化胶的耐热、耐老化性能优越，压缩变形小，但拉伸强度和伸长率较低。

酚醛树脂硫化：

在硫化胶结构中没有热稳定性小的硫交联键，而是由热稳定性较高的C-C和C-O-C交联键，或因树脂大分子直接参与交联结构，所以显著地提高了耐热性能和化学稳定性。

此外，又因交联键在硫化过程中的断裂程度很小，所以在高温下硫化几乎不出现硫化返原现象。

5．传统硫化体系、有效硫化体系、半有效硫化体系对硫化胶结构与性能有何影响?

其应用范围怎样?

常硫量硫化化体系用量：

S>

1.5份促进剂一份左右 

硫化胶结构：

以多硫键为主（占70%），低硫键较少 

性能特点：

拉伸强度高，弹性大，耐疲劳性好；

耐热，耐老化性较差 

此硫化体系使得胶料交工的安全性好，加工成本低，性能能满足一般要求。

有效硫化体系用量：

S 

0.8-1.5份或部分给硫体代替，促进剂1-1.5份 

此硫化体系能使硫化胶形成占绝对优势的低硫键（90%） 

耐热，耐老化性能较好，但拉伸强度、弹性、耐疲劳性较差 

多用于在静态条件下使用的制品，如耐油密封圈。

半有效硫化体系用量：

低S 

0.2-0.5份或部分给硫体代替促进剂2-4份 

多硫键，低硫键大体各占一半。

拉伸强度、弹性、耐疲劳性能适中；

耐热，耐老化性能稍好 

此硫化体系多用于在动态条件下使用的制品，如轮胎胎侧。

6．CR适用的硫化剂是什么?

为什么不用硫磺硫化?

CR适用的硫化剂是金属氧化物。

因为CR中主要是-CH=CCl-结构，氯的存在减弱了其中双键的反应性，所以其硫化反应活性比NR/SBR/NBR低，不能用硫磺硫化。

7．MgO在CR配方中的作用是什么?

在高温（100℃以上）能提高硫化胶的定伸应力，并能吸收硫化过程中产生的HCl，在低温下具有稳定剂作用，能防止焦烧，但硫化时间长，且硫化程度不高。

8．在过氧化物硫化体系中，硫化有什么作用?

可配用少量硫磺作辅助硫化，使之生成少量的低硫键，提高硫化胶的强伸性能。

9．在制定胎面胶配方时，常采用哪些促进剂?

胎面胶应具有的使用性能：

机械强度高，耐磨，弹性好，有一定的耐热、耐老化性能。

因以合成胶为原料时，加入炉里作补强剂，它对胶料有促焦烧作用，故要求促进剂有一定长的焦烧时间，为此可选择常硫量+（噻唑类、次磺酰胺类）这样一种硫化体系。

此硫化体系含适当低硫键和多硫键，可满足性能要求。

10．促进剂并用形式有哪几种?

如要提高DM和NOBS的硫化活性时，应并用何种促进剂?

11．防焦剂的种类及特性 

①有机酸，如水杨酸、邻苯二甲酸（酐）。

优点是价格便宜，缺点是仅对酸性促进剂起延滞作用，对次磺酰胺类促进剂无效又硬相硫化速度。

②亚硝基二苯胺NDPA或NA 

应用最广，对硫化速度不产生干扰，在加工温度下易分散于胶料中，无喷霜危险。

缺点是有勿扰，易使脚料颜色改变，仅限于神色胶料中使用 

③防焦剂CTP 

优点：

不影响硫化胶的结构和性能，不影响硫化速度，CTP的焦烧时间的关系是线性的，可以随着调节诱导期长短，便于生产安全的控制。

12．请指出NR、SBR、EPDM、NBR、BR的反应活性中心位置

13．硫化曲线中的诱导期、硫化返原、硫化平坦期对一个企业的经济效益有何意义?

硫化曲线中诱导期要足够长，充分保证生产加工的安全性，硫化速度要快，提高生产效率，降低能耗。

硫化平坦期要长，硫化胶具有较好的机械性能。

并不希望出现硫化返原，这会使硫化胶物理机械能能下降。

14．活性剂（氧化锌和硬脂酸）在硫磺硫化体系中的作用是什么?

氧化锌和硬脂酸所组成活性剂课结合形成硬脂酸锌盐，硬脂酸锌盐有较大的溶解能力，可参与硫化反应个过程，减少多硫键的数目，从而改善了耐热、耐老化性能。

15．下列各种橡胶，哪些可以进行硫化反应?

①过氧化物 

（NR、SBR、IIR、CR） 

②硫磺（NR、BR、IIR、CR） 

③金属氧化物（NR、CR、NBR、IIR） 

④辐射硫化（NR、CR、NBR、 

IIR、EPR） 

过氧化物（EPM 

Q 

NR 

BR 

NBR 

CR 

SBR） 

金属氧化物（CR 

CSM）

硫磺（SVR 

IIR 

EPDM 

NBR） 

16．试说明NR中不同硫磺用量和促进剂用量对硫化体系类型、交联结构及硫化胶性能的影响。

NR的普通硫磺硫化体系，促进剂0.5-0.6份，硫磺2.5份，所得硫化胶网络70%以上为多硫交联键，硫化胶具有良好的初始疲劳性能，室温下有优良的动静态性能，但不耐热氧老化。

高促低硫（促进剂3-5份，硫化剂0.3-0.5份）或无硫，为有效硫化体系，交联结构中单、双硫键占90%，硫化橡胶有较高的抗热氧老化性能，但起始动态疲劳性差。

促进剂、硫磺用量介于以上两种之间，为半有效硫化体系，交联结构中多硫键与单双硫键相当，硫化胶有较好的动态性能，又有中等程度的耐热氧老化性能。

促进剂与硫等物质的量，为平衡硫化体系，交联结构有单硫、多硫、双硫，硫化胶有优良的耐热老化性和耐疲劳性。

17．为什么在过氧化物硫化体系中，NR、BR和SBR的交联效率会产生很大差异?

在NR中，交联反应以夺取α-亚甲基反应形成大分子自由基的方式进行，因为侧甲基的存在限制了自由基对双键的加成反应。

但在SBR和BR条件下，交联反应可通过自由基加成反应或夺取α亚甲基活泼氢进行。

在加成反应中，重新形成交联键，但自由基没有减少，因此这些橡胶具有较高的交联效率。

18．高温快速硫化体系的配方设计应注意哪些问题?

高温快速硫化必须注意防止焦烧，提高生产安全性和防止制品物理性能下降的倾向，上述问题的解决取决于生胶品种及其硫化体系的选择，特别是硫化的特殊配合：

①选择耐热的胶料②采用有效和半有效硫化体系的结合③硫化的特种配合 

19．制造耐热密封轴套，选用NBR-40并用DCP（过氧化二异丙苯）4份（纯度40%），在160℃下硫化，此时半衰期为3.5分钟；

①求该温度下的硫化时间 

②若在200℃时，它的正硫化时间为1.5分钟，求硫化温度系数K 

解：

过氧化物硫化时，其硫化时间根据有机过氧化物的半衰期决定，一半取在硫化温度下的5-10倍为准。

① 

半衰期为3.5min，硫化时间为16.5-35min 

② 

20．某一产品胶料的正硫化时间为130℃×

20min，其中平坦硫化时间围为20～100min，为了提高生产效率，硫化温度改为140℃；

①求本产品在140℃时的硫化平坦期范围的时间②求本胶料的最小和最大硫化效应（K=2.0） 

21．如何测定硫化反应的活化能?

22．已知有下列交联网络，请你说出与其相对应的硫化体系 

-C-C- 

②-C-O-C- 

③ 

-C-S1-C-和-C-S2-C- 

④-C-S1-C-、-C-S2-C-和-C-SX-C-（其中以多硫交联键为主） 

⑤-C-S1-C-、-C-S2-C-和-C-SX-C-（其中以单硫键和双硫键为主） 

依次是：

过氧化物硫化体系、酚醛树脂硫化体系、有效硫化体系、传统硫化体系、半有效硫化体系 

23．已知一胶料正硫化条件为135℃×

30 

min，平坦范围为30～50min，已测出该胶料在实际硫化中的升温情况如下∶ 

t（min） 

0 

5 

10 

15 

20 

25 

35 

40 

T（℃） 

70 

115 

120 

125 

130 

135 

试判断该胶料经加热40 

min时是否达到正硫化?

有无过硫?

24．用哪种试验方法，判断NR是由过氧化物、传统硫化体系或是有效硫化体系硫化的?

简述理由。

25．橡胶的硫化过程可分为哪几个阶段?

试以硫化历程来加以说明。

从化学反应角度看，第一阶段：

诱导期，各组分相互作用，生成有侧基的橡胶大分子。

第二阶段：

交联反应，带有侧基的橡胶大分子与橡胶大分子发生交联反应。

第三阶段：

网络熟化阶段，交联键发生短化、重排、裂解，趋于稳定。

从宏观角度看，分为焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。

26．通常测定正硫化时间的方法有哪些?

它们所测得的正硫化时间是否完全一样?

为什么?

27．在橡胶制品硫化时为何要加压?

硫化时间与硫化温度之间有何关系?

当胶料在140℃时正硫化时间为20min，试分别用范特霍夫公式和阿累尼乌斯方程计算在硫化温度为145℃的等效硫化时间。

（设K=2，E=92KJ/mol,R=8.31J/mol） 

第三章橡胶的老化与防护 

2．为什么IR、NR热氧老化后变软，BR、SBR和NBR热氧老化后变硬?

3．影响热氧老化的因素主要有哪些?

4．臭氧老化的机理是怎样的?

影响臭氧老化的因素有哪些?

为什么温度对臭氧老化影响不大，而应变影响较大?

石蜡为何能防护静态使用条件下的橡胶臭氧化?

5．不饱和碳链橡胶的吸氧曲线是什么形状的?

曲线可分为几个阶段?

每个阶段各有何特点?

根据下图三种橡胶吸氧动力学曲线判断它们的耐热氧化的顺序。

吸a 

氧b 

量 

c 

试验时间，小时 

不饱和碳链橡胶的吸氧曲线呈S型，可分为三个阶段。

第一阶段吸氧量小，吸氧速度基本恒定，此阶段橡胶性能虽有所下降但不显著，是橡胶的使用期。

第二阶段是自动催化氧化阶段，吸氧速度急剧增大，在此段后期，橡胶已深度氧化变质，丧失使用价值。

第三阶段是氧化反应结束阶段，吸氧速度先变慢后趋于恒速最后降至零，氧化反应结束 

6．通常有几种因素催化橡胶的氧化，其作用机理如何?

怎样防护?

7．说明自由基链终止型防老剂的结构与防护效能的关系?

何以说明抗氧剂脱氢越容易防护效果越高?

8．何谓防老剂的协同效应、对抗效应、加和效应?

什么情况下防老剂之间可能有协同效应?

9.影响臭氧老化的因素有哪些?

10.影响疲劳老化的因素有哪些?

11.防老剂为什么有适当的用量?

12.防老剂按结构可分为几类?

各有何特点?

13.什么是反应性防老剂?

它有何特点?

14.橡胶臭氧老化的特征是什么?

15.试解释将防老剂D与防老剂TNP并用时会产生什么效果?

16.橡胶臭氧老化的物理防护方法有几种?

四种，分别是橡胶并用、橡塑共混、表面涂层、加抗臭氧蜡。

17.为什么链终止型防老剂和破坏氢化过氧化物型防老剂并用会产生协同效应?

18.试分析比较NR、CR、BR的耐臭氧老化性能 

20.试分析轮胎的胎侧在使用过程中发生的老化形式，根据所发生的老化形式应选用何种防老剂?

21.选择合适的防老剂∶ 

（1）与食品接触的白色橡胶制品 

①防老剂D 

②防老剂4010 

③防老剂264 

（2）轮胎胎侧胶 

①防老剂MB 

②防老剂4010NA 

③防老剂2246S 

（3）耐油抽出的橡胶 

①防老剂A 

②防老剂NBC 

③亚硝基二苯胺 

第四章橡胶的补强与填充体系 

5．炭黑聚集体的形态与炭黑结构程度高低有什么关系?

①炭黑的一次结构（基本聚集体，聚熔体，永久结构） 

炭黑在制造过程中，粒子间互相融结而形成的链枝状或葡萄状的聚集体叫一次结构。

它由化学键结合，炼胶过程中不受破坏，是炭黑在胶料中最小可分散的单位。

②炭黑的二次结构（次级聚集体） 

指两个或两个以上，通过范德华力（物理吸附）而形成的疏松缔合物。

结合较弱，有些在造粒时被破坏，大多在炼胶时被破坏。

6．炭黑聚集体表面有什么基团?

炭黑的PH值与表面基团有什么关系?

炭黑表面上有自由基、氢、含氧基团（羟基、羧基、内酯基、醌基）。

炭黑的PH值与表面的含氧基团有关，含氧基团含量高，PH值低，反之亦然。

7．炭黑的粒径、结构度、表面含氧基团怎样测定?

工业上常用的方法有几种?

这些工业方法各有何优缺点?

有什么更恰当的方法可以代替它们?

8. 

什么是结合橡胶?

结合橡胶形成的途径有哪些?

哪些因素影响结合橡胶的生成量?

结合橡胶，也称为炭黑凝胶（bound- 

rubber），是指炭黑混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。

形成途径有两个，一是化学吸附，二是物理吸附。

影响结合橡胶的因素炭黑的因素，炭黑的比表面积（比表面积增大，结合橡胶增加）、混炼薄通次数、温度（温度升高结合胶量升高）、橡胶性质（不饱和度高，分子量大的橡胶生成的结合胶多）、陈化时间（时间增加，结合胶量增加，约一周后趋于平衡）。

-9- 

9.计算炭黑表面有多少克结合橡胶?

炭黑的结构孔隙中包容多少克吸留橡胶?

有多少克橡胶处于玻璃态或亚玻璃态?

条件如下∶ 

35克HAF加到100克NR中，NR比重为0.92g/cm3，HAF比重为1.84g/cm3，HAF比表面积为76m2/g，DBP吸油值为140ml/100g，结合橡胶平均厚度为40埃。

10．什么是炭黑的表面粗糙度?

表面粗糙度是怎么形成的?

粗糙度影响橡胶的哪些性能?

11．炭黑的粒径、结构度、表面活性及表面含氧基团对胶料的混炼、加工工艺性能和焦烧性有何影响?

对于混炼，粒径：

粒径小，吃料慢，难分散，生热高，黏度高；

结构：

结构高，吃料慢，易分散，生热高，黏度高；

活性：

活性高，生热高，黏度高，对吃料、分散影响不显著。

对于加工工艺（压延、挤出），炭黑粒径小、结构度高、用量大，压延挤出半成品表面光滑，收缩率低，压出速度快。

对于焦烧性，炭黑表面含氧基团多，pH值低，硫化速度慢；

炭黑粒径小，结构高，易焦烧，硫化速度快。

12．炭黑的基本性质对硫化胶的拉伸强度、定伸应力、扯断伸长率、耐磨性有何影响?

①炭黑粒径的影响：

粒径小，撕裂强度、定伸应力、硬度均提高，而弹性和伸长率下降，压缩永久变形很小，耐磨性好。

②炭黑结构的影响：

定伸应力随结构度的升高而明显提高。

结构对磨耗的影响小于炭黑比表面积的影响，而且它的影响只有在苛刻磨耗条件下才明显化。

③炭黑表面活性的影响：

炭黑粒子表面的活性及结晶尺寸对补强作用有一定影响，微晶尺寸增大，炭黑的补强作用下降。

炭黑粒子的表面粗糙度对橡胶补强不利。

13．在配制导电胶料时应选用何种炭黑?

应选粒子小，结构度高，粗糙度高的炭黑，如导电炭黑结构度高的炭黑会使胶料中聚集体间距离近，有利于电子从一个聚集体向另一个聚集体跃迁。

14．白炭黑分为几类?

白炭黑表面有什么基团?

气相法白炭黑和沉淀法白炭黑结构上有什么不同?

根据制造方法不同分为 

①干法白炭黑（气相白炭黑） 

②湿法白炭黑（沉淀白炭黑） 

气相法白炭黑的补强性好，但价格贵，产量低。

沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。

白炭黑表面上有羟基、硅氧烷基。

气相法的粒子内部为无规则的三元体型结构，呈紧密填满状态；

沉淀法白炭黑内部有无规则的二元线性结构，因而有毛细孔内表面。

15．干法白炭黑的粒径大小和硬质炭黑相近，为何其补强性较差?

其与干法白炭黑的结构有关。

干法白炭黑内部除三维结构的二氧化硅外，还残存有较多的二维结构，致使分子间排列较为疏松，有很多毛细结构，易吸湿，降低了补强性。

17．分析下列化合物中哪一种可能在表面含羟基的白炭黑与二烯烃橡胶之间起偶联剂的作用?

哪些能起到对碱性无机填料与二烯烃橡胶之间的偶联作用?

CH2=CH-（CH2）15-COOH 

CH3-CH