壓縮*變形是橡膠制品的重要性能指標(biāo)之一,。硫化橡膠壓縮*變形的大小,,涉及到硫化橡膠的彈性與恢復(fù)。有些人往往簡單地認(rèn)為橡膠的彈性好,,其恢復(fù)就快,,*變形就小。這種理解是不夠的,,彈性與恢復(fù)是相互關(guān)聯(lián)的兩種性質(zhì),。但有時候,,橡膠的本質(zhì)沒有發(fā)生根本的變化,*變形的大小主要是受橡膠恢復(fù)能力的變化所支配,。影響恢復(fù)能力的因素有分子之問的作用力(粘性),、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化或破壞、分子問的位移等,。當(dāng)橡膠的變形是由于分子鏈的伸張引起的,,它的恢復(fù)(或*變形的大小)主要由橡膠的彈性所決定:如果橡膠的變形還伴有網(wǎng)絡(luò)的破壞和分子鏈的栩?qū)α鲃?,這部分可以說是不可恢復(fù)的,,它是與彈性無關(guān)的。所以,,凡是影響橡膠彈性與恢復(fù)的因素,,都是影響硫化橡膠壓縮*變形的因素。
有幾個概念,,如彈性,、打擊彈性(回彈性)、彈性與模量,、壓縮*變形,、扯斷*變形等,它們之問的關(guān)系,,不易表述清楚現(xiàn)把我個人的理解提出與大家討論,。
彈性——橡膠的彈性應(yīng)是琿論上的一個概念,它表示橡膠分子鏈段和側(cè)基內(nèi)旋轉(zhuǎn)的難易程度,,或是橡膠分子鏈柔順及分子問作用力的大小,。對于硫化橡膠,其彈性還與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度及規(guī)整性有關(guān),。
彈性與扯斷*變形——我們常說天然橡膠的彈性很好,,但它的扯斷*變形往往是很大的,這主要是天然橡膠仲長率很大,,仲長過程中造成網(wǎng)絡(luò)的破壞及分子鏈的位移很大,,斷裂后的恢復(fù)歷程長和不可恢復(fù)的部分增加。如果以定仲長的*變形作比較,,天然橡膠的*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*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(fù)能力有關(guān)。下面談?wù)動嘘P(guān)橡膠彈性與恢復(fù)的個人認(rèn)識
一,、橡膠的彈性
1.橡膠的種類
彈性取決于橡膠分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)難易,,分子問作用力的大小。如天然膠,、順丁膠、丁基膠,、硅橡膠等被認(rèn)為足彈性好的橡膠,。
2.分子量的大小
影響分子鏈的卷曲程度、無用未端的數(shù)量,。分子量大,,彈性較好。
3.共聚橡膠的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)
丁苯膠,、丁腈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%時彈性,,這時形成的共聚物是無規(guī)共聚物,,如果乙烯含量超過7O%,形成較長的乙烯嵌段,,長乙烯嵌段易形成結(jié)品而使乙丙膠失去彈性,。
二、補強填充劑對硫化膠彈性的影響
非炭黑補強填充劑會損害橡膠的彈性,,增大壓縮*變形,。這與在應(yīng)力作用下,橡膠分子在非活性填充劑表面滑動,,除去應(yīng)力以后,,又阻礙分子鍵的恢復(fù)有關(guān)。偶聯(lián)荊的應(yīng)用可以大大地改善非補強填充劑對硫化膠彈性的影響(改善填充荊的分敝性和表面活性)大多文獻資料中都說,,隨著炭黑粒徑的增大,,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,用量需要增大,,這樣同樣會損害橡膠的彈性和恢復(fù),。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際變形量大,,擴大的數(shù)值與填充量成比例,。變形量的增大同樣會影響橡膠分子鏈的位移位置和恢復(fù),增大*變形。采用適當(dāng)?shù)匮a強劑并用和適當(dāng)?shù)鼗旌瞎に?,使混煉膠獲得理想的結(jié)構(gòu)形態(tài),,可以得到高彈性的硫化橡膠。
三,、軟化荊和增塑荊
軟化荊通常指與橡膠桕容性火是很好的汕類或樹脂,,增塑荊指與橡膠桕容性好的油或樹脂。它們既可增加橡膠的彈性(降低分子問的作用力,、增加分子鏈柔順性),,又可能提高分子鏈的移動性。但是這兩種影響可以通過軟化劑,、增塑劑的合理用量和并用,,以及適當(dāng)?shù)募庸すに噥碚{(diào)節(jié),使得到彈性良好的硫化橡膠,。在某些場合,,可以起到特殊的效果。四,、硫化橡膠的交聯(lián)程度和硫化膠結(jié)構(gòu)
對壓縮*變肜的影響
1.交聯(lián)程度的影響
橡膠分子鏈在應(yīng)力長時問作用下,,會發(fā)生分子鏈的桕對位移,產(chǎn)生應(yīng)力松弛,,有些情況甚至可以松弛至零,,應(yīng)力除去后,橡膠分子的回復(fù)能力降低甚至失去,,產(chǎn)生*變形,。較高的交聯(lián)程度可減少橡膠分子的位移和應(yīng)力松弛,保持較高的恢復(fù)能力,、降低壓縮*變形,。
2.硫化作用的影響
硫化橡膠的壓縮*變形通常在較高的溫度下進行。未消耗的硫化劑產(chǎn)生的后硫化作用,,使變形后的橡膠分子被新形成的交聯(lián)鍵所束縛,,除去應(yīng)力后的橡膠分子的恢復(fù)受阻,產(chǎn)生較大的*變形,。這種后交聯(lián)作用與第l點所講的交聯(lián)程度是不同的,。
3.交聯(lián)結(jié)構(gòu)與化學(xué)應(yīng)力松弛
多硫交聯(lián)鍵在高溫長時問的氧化作用下,產(chǎn)生交聯(lián)鍵的斷裂,,致使發(fā)生化學(xué)應(yīng)力松弛,,分子鏈產(chǎn)生位移。斷裂的交聯(lián)鍵在不受力的地方形成新的交聯(lián),。這種化學(xué)應(yīng)力松弛所造成的壓縮*變形增大是由于分子鏈位移和分子鏈恢復(fù)受阻雙重作用造成的,。解決的方法是改變交聯(lián)結(jié)構(gòu)和加強抗氧化作用,。
五、低溫壓縮*變形(耐寒系數(shù))
影響硫化橡膠的低溫壓縮*變形的囚素依然可以說是彈性與恢復(fù),。表現(xiàn)形式是橡膠分子鏈的結(jié)品與玻璃化,,解決的方法:一是降低橡膠的玻璃化溫度:二是破華橡膠的結(jié)品性。對于不同的橡膠品種,,所采取得措施足不同,,如對于易結(jié)品的天然橡膠,可用改性劑或高溫硫化使其產(chǎn)生一定量的反式結(jié)構(gòu),,破壞它的低溫結(jié)品性,。對于氯丁橡膠、乙丙橡膠,,就要選用難結(jié)品的品種,,同時應(yīng)用耐寒增塑劑,,以降低其玻璃化溫度,。對于丁腑橡膠主要足選用耐寒增塑劑降低其玻璃化溫度,有時候可能要采用一些非常規(guī)的方法才能達目的,。
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