橡膠制品的溶解與溶脹對其性能影響:
一、溶解與溶脹
根據有機化學(xué)的知識,有機溶劑可以親和高分子有機物,但是有的高分子有機物是不容易溶解的,他們會(huì )吸附溶劑分子而使體積膨脹;親水性的高分子物質(zhì)也會(huì )吸收水分子而體積膨脹,這就是所謂極性物質(zhì)的溶脹性。溶脹性也可從相似相溶原理得到解釋?zhuān)鼈冊诮佑|時(shí)或在一定壓力、溫度下會(huì )具有互溶作用,但和分子間的引力無(wú)關(guān)。
二、橡膠的溶解與溶脹
未硫化的橡膠可以溶于與其溶解度參數相近的溶劑中。對硫化膠而言,由于化學(xué)交聯(lián)使橡膠大分子聯(lián)接成三維網(wǎng)狀結構,故在溶劑中僅能吸收溶劑逐漸脹大并達到平衡值(最大溶脹)。這種現象稱(chēng)為橡膠的“溶脹”。溶脹后的體積可達橡膠體積的數倍。并伴隨機械強度的損失。硫化膠的最大溶脹與其交聯(lián)密度有關(guān)。在吸收溶劑時(shí),硫化橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )也脹開(kāi)而產(chǎn)生將溶劑擠出網(wǎng)外的彈性收縮力,當溶劑擴散滲入的壓力與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )的彈性收縮力相等時(shí),即達到溶脹平衡。
由于液體浸入橡膠的深度是接觸時(shí)間平方根的函數,因此,即使橡膠對所接觸的液體無(wú)特別阻抗能力,如果橡膠制件本身有一定的體積,也能使其有一定的使用壽命。
溶脹性能是橡膠或聚合物的共性之一。在某些溶劑中,交聯(lián)的橡膠或者是其他的聚合物一般不會(huì )溶解,但是溶劑分子會(huì )進(jìn)入到高分子鏈的空隙中,增大了鏈段間的體積,所以聚合物的體積因膨脹而溶脹。橡膠溶脹后一般力學(xué)性能會(huì )大幅下降。溶脹性是橡膠的一個(gè)很重要的性質(zhì),所以,橡膠應盡量避免和極性相似的溶劑接觸。
三、橡膠溶脹性表現
(1)無(wú)限溶脹:線(xiàn)型聚合物溶于良性溶劑中,能無(wú) 限制吸收溶劑,直到溶解成均相溶液為止。所以溶解也可看成是聚合物無(wú)限溶脹的結果。例如天然橡膠在汽油中溶脹。
(2)對于交聯(lián)聚合物以及在不良溶劑中的線(xiàn)性聚合物來(lái)講,溶脹只能進(jìn)行到一定程度為止,以后無(wú)論與溶劑接觸多久,吸入溶劑的量不再增加,而達到平衡,體系始終保持兩相狀態(tài)。例如丁腈橡膠(是一種合成橡膠)能在液化二甲醚有機溶液中的溶脹。