Contents
Part I Filler Reinforcement of Rubber
1 Rubbery Materials and Soft Nanocomposites . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.1 Introduction to Rubber Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.2 Carbon Black-Loaded Natural Rubber Vulcanizate:
The Pioneer of Polymer Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.3 Reinforcement of Cross-Linked Rubber by Particulate
Nanofiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.4 Development of Soft Nanocomposite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 Filler and Rubber Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Reinforcing Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Compounding Reagents for Rubber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 Non-reinforcing Filler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Reinforcing Nanofiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.1 Introduction to Reinforcing Filler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.2 Carbon Black (CB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.3 Particulate Silica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4.4 Non-spherical Rubber Reinforcing Materials . . . . . . . . . . . 23
2.5 Reinforcing Factors of Particulate Nanofiller . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.1 Elucidation of Reinforcing Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.2 Bound Rubber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.5.3 Structuring of Nanofiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.5.4 Hydrodynamic Volume Effect by Filler Mixing . . . . . . . . . 29
2.5.5 Structure Formation of Nanofiller: Filler Networks . . . . . . 33
2.6 Some More Remarks on Rubber Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.1 The Payne and the Mullins Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.2 Reinforcement Theory by Sato and Furukawa . . . . . . . . . . 36
2.6.3 Rubber Mixing and Nanofiller Aggregate . . . . . . . . . . . . . 37
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Part I Filler Reinforcement of Rubber
1 Rubbery Materials and Soft Nanocomposites . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1 Introduction to Rubber Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2 Carbon Black-Loaded Natural Rubber Vulcanizate:
The Pioneer of Polymer Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3 Reinforcement of Cross-Linked Rubber by Particulate
Nanofiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.4 Development of Soft Nanocomposite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 Filler and Rubber Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Reinforcing Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Compounding Reagents for Rubber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 Non-reinforcing Filler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Reinforcing Nanofiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.1 Introduction to Reinforcing Filler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.2 Carbon Black (CB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.3 Particulate Silica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4.4 Non-spherical Rubber Reinforcing Materials . . . . . . . . . . . 23
2.5 Reinforcing Factors of Particulate Nanofiller . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.1 Elucidation of Reinforcing Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.2 Bound Rubber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.5.3 Structuring of Nanofiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.5.4 Hydrodynamic Volume Effect by Filler Mixing . . . . . . . . . 29
2.5.5 Structure Formation of Nanofiller: Filler Networks . . . . . . 33
2.6 Some More Remarks on Rubber Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.1 The Payne and the Mullins Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.2 Reinforcement Theory by Sato and Furukawa . . . . . . . . . . 36
2.6.3 Rubber Mixing and Nanofiller Aggregate . . . . . . . . . . . . . 37
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