一、橡膠配方規(guī)劃與硫化橡膠物理功能的聯(lián)系
(一)拉伸強(qiáng)度
拉伸強(qiáng)度表征硫化橡膠能夠反抗拉伸破壞的極限才能。盡管絕大多數(shù)橡膠成品在運(yùn)用條件下,不會(huì)發(fā)生比本來(lái)長(zhǎng)度大幾倍的形變,但很多橡膠成品的實(shí)踐運(yùn)用壽命與拉伸強(qiáng)度有較好的相關(guān)性。
研究高聚物斷裂強(qiáng)度的結(jié)果表明,大分子的主價(jià)健、分子間的效果力(次價(jià)?。┮约按蠓肿渔湹娜嵝浴⑺尚高M(jìn)程等是決議高聚物拉伸強(qiáng)度的內(nèi)在要素。
下面從各個(gè)合作系統(tǒng)來(lái)評(píng)論進(jìn)步拉伸強(qiáng)度的辦法。
1.橡膠構(gòu)造與拉伸強(qiáng)度的聯(lián)系
相對(duì)分子質(zhì)量為(3.0~3.5)×105的生膠,對(duì)保證較高的拉伸強(qiáng)度有利。
主鏈上有極性取代基時(shí),會(huì)使分子間的效果力添加,拉伸強(qiáng)度也隨之進(jìn)步。例如丁腈橡膠隨丙烯腈含量添加,拉伸強(qiáng)度隨之增大。
隨結(jié)晶度進(jìn)步,分子擺放會(huì)愈加嚴(yán)密有序,使孔隙和微觀缺點(diǎn)削減,分子間效果力增強(qiáng),大分子鏈段運(yùn)動(dòng)較為艱難,從而使拉伸強(qiáng)度進(jìn)步。橡膠分子鏈取向后,與分子鏈平行方向的拉伸強(qiáng)度添加。
2.硫化系統(tǒng)與拉伸強(qiáng)度的聯(lián)系
欲取得較高的拉伸強(qiáng)度有必要使交聯(lián)密度適度,即交聯(lián)劑的用量要適宜。
交聯(lián)鍵類型與硫化橡膠拉伸強(qiáng)度的聯(lián)系,按下列順序遞減:離子鍵>多硫鍵>雙硫鍵>單硫鍵>碳-碳鍵。拉伸強(qiáng)度隨交聯(lián)鍵鍵能添加而減小,由于鍵能較小的弱鍵,在應(yīng)力狀況下能起到開(kāi)釋?xiě)?yīng)力的效果,減輕應(yīng)力會(huì)集的程度,使交聯(lián)網(wǎng)鏈能均勻地接受較大的應(yīng)力。
3.補(bǔ)強(qiáng)填充系統(tǒng)與拉伸強(qiáng)度的聯(lián)系
補(bǔ)強(qiáng)劑的最好用量與補(bǔ)強(qiáng)劑的性質(zhì)、膠種以及配方中的別的組分有關(guān):例如炭黑的粒徑越小,外表活性越大,到達(dá)最大拉伸強(qiáng)度時(shí)的用量趨于削減;軟質(zhì)橡膠的炭黑用量在40~60份時(shí),硫化膠的拉伸強(qiáng)度較好。
4.增塑系統(tǒng)與拉伸強(qiáng)度的聯(lián)系
總地來(lái)說(shuō),軟化劑用量超過(guò)5份時(shí),就會(huì)使硫化膠的拉伸強(qiáng)度下降。對(duì)非極性的不飽和橡膠(如NR、IR、SBR、BR),芳烴油對(duì)其硫化膠的拉伸強(qiáng)度影響較?。皇炗蛯?duì)它則有不良的影響;環(huán)烷油的影響介于兩者之間。對(duì)不飽和度很低的非極性橡膠如EPDM、IIR,最好運(yùn)用不飽和度低的石蠟油和環(huán)烷油。對(duì)極性不飽和橡膠(如NBR,CR),最好選用酯類和芳烴油軟化劑。
為進(jìn)步硫化膠的拉伸強(qiáng)度,選用古馬隆樹(shù)脂、苯乙烯-茚樹(shù)脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利一些。
5.進(jìn)步硫化膠拉伸強(qiáng)度的別的辦法
(1)橡膠和某些樹(shù)脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可進(jìn)步共混膠的拉伸強(qiáng)度。
(2)橡膠的化學(xué)改性經(jīng)過(guò)改性劑在橡膠分子之間或橡膠與填料之間生成化學(xué)鍵和吸附鍵,以進(jìn)步硫化膠的拉伸強(qiáng)度。
(3)填料外表改性運(yùn)用外表活性、偶聯(lián)劑對(duì)填料外表進(jìn)行處理,以改進(jìn)填料與橡膠大分子間的界面親和力,不只有助于填料的渙散,并且能夠改進(jìn)硫化膠的力學(xué)功能。
(二)定伸應(yīng)力和硬度
定伸應(yīng)力和硬度都是表征硫化橡膠剛度的主要目標(biāo),兩者均表征硫化膠發(fā)生必定形變所需要的力。定伸應(yīng)力與較大的拉伸形變有關(guān),而硬度與較小的緊縮形變有關(guān)。
1.橡膠分子構(gòu)造與定伸應(yīng)力的聯(lián)系
橡膠分子量越大,游離結(jié)尾越少,有用鏈數(shù)越多,定伸應(yīng)力也越大。
但凡能添加橡膠大分子間效果力的構(gòu)造要素,都能夠進(jìn)步硫化膠網(wǎng)絡(luò)反抗變形的才能,使定伸應(yīng)力進(jìn)步。例如橡膠大分子主鏈上帶有極性原子或極性基團(tuán)、結(jié)晶型橡膠等構(gòu)造要素使分子間效果力添加,因而其定伸應(yīng)力較高。
2.硫化系統(tǒng)與定伸應(yīng)力的聯(lián)系
交聯(lián)密度對(duì)定伸應(yīng)力的影響較為顯著。隨交聯(lián)密度增大,定伸應(yīng)力和硬度簡(jiǎn)直呈線性添加。
3.填充系統(tǒng)與定伸應(yīng)力的聯(lián)系
填充的種類和用量是影響硫化膠定伸應(yīng)力和硬度的主要要素。
定伸應(yīng)力和硬度均隨填料粒徑減小而增大,隨構(gòu)造度和外表活性增大而增大,隨填料用量添加而增大。
4.進(jìn)步硫化膠定伸應(yīng)力和硬度的別的辦法
(1)運(yùn)用酚醛樹(shù)脂/硬化劑,可與橡膠生成三維空間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造,使硫化膠的邵爾A硬度到達(dá)95。例如用烷基間苯二酚環(huán)氧樹(shù)脂15份/促進(jìn)劑H1.5份,可制造高硬度的胎圈膠條.(2)在EPDM中添加液態(tài)二烯類橡膠和多量硫黃,可制出硫化特性和加工功能優(yōu)秀的高硬度硫化膠。
(3)在NBR中添加齊聚酯,NBR/PVC共混、NBR/三元尼龍共混等辦法均可使硫化膠的邵爾A硬度到達(dá)90。
(三)撕裂強(qiáng)度
撕裂是由于硫化膠中的裂紋或裂口受力時(shí)迅速拓展、開(kāi)裂而致使的破壞現(xiàn)象。撕裂強(qiáng)度是試樣被撕裂時(shí)單位厚度所接受的負(fù)荷。
撕裂強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度之間沒(méi)有直接的聯(lián)系,也就是說(shuō)拉伸強(qiáng)度高的硫化膠其撕裂強(qiáng)度不必定也高。
1.橡膠分子構(gòu)造與撕裂強(qiáng)度的聯(lián)系
隨分子量添加,分子間的效果力增大,撕裂強(qiáng)度增大;可是當(dāng)分子量增大到必定程度時(shí),其撕裂強(qiáng)度逐步趨勢(shì)于平衡。結(jié)晶型橡膠在常溫下的撕裂強(qiáng)度比非結(jié)晶型橡膠高。
常溫下NR和CR的撕裂強(qiáng)度較高,這是由于結(jié)晶型橡膠撕裂時(shí)發(fā)生的誘導(dǎo)結(jié)晶,使應(yīng)變才能大為進(jìn)步??墒歉邷叵鲁?span>NR外,撕裂強(qiáng)度均顯著下降。而填充炭黑后的硫化膠撕裂強(qiáng)度均顯著進(jìn)步。
2.硫化系統(tǒng)與撕裂強(qiáng)度的聯(lián)系
撕裂強(qiáng)度隨交聯(lián)密度增大而增大,但到達(dá)最大值后,交聯(lián)密度再添加,撕裂強(qiáng)度則急劇下降。
3.填充系統(tǒng)與撕裂強(qiáng)度的聯(lián)系
隨炭黑粒徑減小,撕裂強(qiáng)度添加。在粒徑一樣的情況下,構(gòu)造度低的炭黑對(duì)撕裂強(qiáng)度有利。
運(yùn)用各向同性的填料,如炭黑、白炭黑、白艷華、立德粉和氧化鋅等,可取得較高的撕裂強(qiáng)度;而運(yùn)用各向異性的填料,如陶土、碳酸鎂等則不能得到高撕裂強(qiáng)度。
某些改性的無(wú)機(jī)填料,如用羧化聚丁二烯(CPB)改性的碳酸鈣、氫氧化鋁,可進(jìn)步SBR硫化膠的撕裂強(qiáng)度。
4.增塑系統(tǒng)對(duì)撕裂強(qiáng)度的影響
5.通常添加軟化劑會(huì)使硫化膠的撕裂強(qiáng)度下降。尤其是石蠟油對(duì)SBR硫化膠的撕裂強(qiáng)度極為晦氣,而芳烴油則可使SBR硫化膠具有較高的撕裂強(qiáng)度,隨芳烴油用量添加。
(四)耐磨耗性
耐磨耗性表征硫化膠反抗沖突力效果下因外表磨損而使材料損耗的才能。它是個(gè)與橡膠成品運(yùn)用壽命密切相關(guān)的力學(xué)功能,它不只與運(yùn)用條件、沖突副的外表狀況以及成品的構(gòu)造有關(guān),并且與硫化膠的別的力學(xué)功能和黏彈功能等物理-化學(xué)性質(zhì)等有關(guān),其影響要素很多。