溫度影響硫化
橡膠的物性
有幾個(gè)概念,如彈性、打擊彈性(回彈性)、彈性與模量、壓縮永久變形、扯斷永久變形等,它們之間的關(guān)系,不易表述清楚現把我個(gè)人的理解提出與大家討論。
彈性——橡膠的彈性應是琿論上的一個(gè)概念,它表示橡膠分子鏈段和側基內旋轉的難易程度,或是橡膠分子鏈柔順及分子間作用力的大小。對于硫化橡膠,其彈性還與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )密度及規整性有關(guān)。彈性與扯斷永久變形——我們常說(shuō)天然橡膠的彈性很好,但它的扯斷永久變形往往是很大的,這主要是天然橡膠伸長(cháng)率很大,伸長(cháng)過(guò)程中造成網(wǎng)絡(luò )的破壞及分子鏈的位移很大,斷裂后的恢復歷程長(cháng)和不可恢復的部分增加。如果以定伸長(cháng)的永久變形作比較,天然橡膠的永久變形就不一定很大了。打擊彈性或回彈性是在定負荷(或定能量)條件下測定的,其彈性的大小與硫化膠的交聯(lián)程度或模量有直接的關(guān)系,表述的是橡膠彈性和粘性(或吸收)的綜合。
壓縮永久變形是在定變形條件下測定的,其值的大小與橡膠的彈性及恢復能力有關(guān)。
一、橡膠的彈性
1.橡膠的種類(lèi)
彈性取決于橡膠分子鏈的內旋轉難易,分子間作用力的大小。如天然膠、順丁膠、丁基膠、硅橡膠等被認為彈性好的橡膠。
2.分子量的大小
影響分子鏈的卷曲程度、無(wú)用未端的數量。分子量大,彈性較好。
3.共聚橡膠的化學(xué)組成及結構
丁苯膠、中隨苯乙烯和丙烯腈含量的增加彈性變差。乙丙橡膠中,丙烯的含量為4O~5O%時(shí)彈性最好,這時(shí)形成的共聚物是無(wú)規共聚物,如果乙烯含量超過(guò)7O%,形成較長(cháng)的乙烯嵌段,長(cháng)乙烯嵌段易形成結晶而使乙丙膠失去彈性。
二、補強填充劑對硫化膠脆性溫度的影響非炭黑補強填充劑會(huì )損害橡膠的彈性,增大壓縮永久變形。這與在應力作用下,橡膠分子在非活性填充劑表面滑動(dòng),除去應力以后,又阻礙分子鍵的恢復有關(guān)。偶聯(lián)荊的應用可以大大地改善非補強填充劑對硫化膠彈性的影響(改善填充劑的分散性和表面活性)大多文獻資料中都說(shuō),隨著(zhù)炭黑粒徑的增大,硫化膠的彈性增強,但往往忽略了填充量對硫化橡膠彈性的影響。實(shí)際上各種橡膠產(chǎn)品都有一定的硬度和強度要求,如單一地使用低補強性炭黑時(shí),用量需要增大,這樣同樣會(huì )損害橡膠的彈性和恢復。在一定變形量的硫化橡膠中,填充的橡膠分子鏈的變形量要比實(shí)際變形量大,擴大的數值與填充量成比例。變形量的增大同樣會(huì )影響橡膠分子鏈的位移位置和恢復,增大永久變形。采用適當地補強劑并用和適當地混煉工藝,使混煉膠獲得理想的結構形態(tài),可以得到高彈性的硫化橡膠。
三、軟化劑和增塑劑
軟化劑通常指與橡膠相容性是很好的酯類(lèi)或樹(shù)脂,增塑劑指與橡膠相容性好的油或樹(shù)脂。它們既可增加橡膠的彈性(降低分子問(wèn)的作用力、增加分子鏈柔順性),又可能提高分子鏈的移動(dòng)性。但是這兩種影響可以通過(guò)軟化劑、增塑劑的合理用量和并用,以及適當的加工工藝來(lái)調節,使得到彈性良好的硫化橡膠。在某些場(chǎng)合,可以起到特殊的效果。