橡胶弹性

hailang7111

弹性
橡胶最宝贵的特性，就是具有高弹性。这种高弹性来源于橡胶分子链段的运动，完全由卷曲分子的构象变化所造成。除去外力后，能立即恢复原状的称为理想弹性体。然而，真实橡胶分子间的相互作用会妨碍分子链段运动，表现为黏性或黏度。作用于橡胶分子上的力一部分用于克服分子间的黏性阻力，另一部分才使分子链变形，它们构成橡胶的黏弹性。所以橡胶的特点是既具有高弹性，又有黏性。
影响硫化胶弹性的因素，除形变大小、作用时间、温度等因素外，橡胶分子的结构以及各配合体系均有不同程度的影响。
1、        弹性与橡胶分子结构的关系
8 ?2 X( r9 L  ^7 O' r4 @相对分子质量越大，不能承受应力的对弹性没有贡献的游离末端数就越少；另外相对分子质量大，分子链内彼此缠结而导致的“准交联”效应增加。因此，相对分子质量大有利于弹性的提高。
$ e$ c* ^+ D+ G+ {" a& z相对分子质量分布（M /M ）窄的高相对分子质量级分多，对弹性有利；相对分子质量分布宽的，则对弹性不利。
* O; [* e' }* p  m4 R, E分子链的柔顺性越大，弹性越好。橡胶之所以有高弹性，是由于其链运动能够比较迅速地适应所受外力而改变分子链的构象，也即分子链的柔性增大，分子链的形态数增加。指的注意的是分子链的柔顺性，对于材料的弹性虽然是个重要的条件，但却不是唯一的条件，它是有前提条件的，也就是说，只有在常温下不易结晶的由柔性分子链组成的材料，才可能成为具有高弹性的橡胶。例如聚乙烯的分子链由-C-C-键组成，其内旋转也是相当自由的，然而聚乙烯在常温下并不能显示出高弹性，而是塑料。其原因就是聚乙烯在室温下能够结晶，所以它只能呈现出半结晶聚合物行为，而不表现高弹性。对于常温下容易结晶的柔性链组成的聚合物，如果设法改变其结构使其失去结晶能力，也可使这种聚合物由较硬的塑料转变为具有高弹性的类橡胶物质。
当分子间作用力增大，分子链的规整性高时，易产生拉伸结晶，有利于强度的提高，但结晶程度大时，增加了分子链运动的阻力，使弹性变差。
' _8 \3 j7 S- P5 K: M在通用橡胶中，顺丁橡胶、天然橡胶的弹性最好，丁苯橡胶和丁基橡胶，由于空间位阻效应大，阻碍分子链段运动，故弹性较差。丁晴橡胶、氯丁橡胶等极性橡胶，由于分子间作用力较大，而使弹性有所降低。为降低天然橡胶的结晶能力，在天然橡胶胶料中并用部分顺丁橡胶，可使其硫化胶的弹性提高。
2、        弹性与硫化体系的关系
  O* D+ S$ }# I6 {* H3 j- D随交联密度的增加，硫化胶弹性增大，并出现最大值，交联密度继续增大，弹性则呈现下降趋势。因为分子链间无交联时，易在力场的作用下产生分子链间的相对滑动，形成不可逆形变，此时弹性较差。适度的交联可以减少或消除分子链间彼此的滑移，有利于弹性的提高。交联过度又会因为分子链的活动受阻，而使弹性下降。因此适当提高硫化程度对弹性有利，也就是说硫化剂和促进剂的用量可适当地增加。
9 U9 B: W1 \  V8 [$ \8 Z9 }交联键类型对弹性有影响。多硫键能较小，对分子链段的运动束缚力较小，因而回弹性较高。这种影响在天然橡胶硫化胶中表现最明显。在丁苯橡胶与顺丁橡胶并用的卤化胶中，随多硫键含量增加，回弹性也随之增大，特别是在温度较高的情况下。但是交联键能较高、键较短的C-C键和C-S-C键，在高温下的压缩永久变形比多硫键小。
高弹性硫化体系配合，选用硫磺/次磺酰胺（例如S/CZ=2/1.5）或硫磺/胍类促进剂（例如S/DOTG=4/1.0）的硫化体系，硫化胶的回弹性较高，滞后损失较小。
/ [8 ?* u1 A  w' t0 w# Y3、        弹性与填充体系的关系
. c5 ?' d2 t7 |实践表明，硫化胶的弹性完全是橡胶分子提供的，所以提高含胶率是提高弹性最直接、最有效的方法。因此为了获得高弹性，应尽量减少填充剂用量而提高生胶含胶率。但是为了降低成本，还要选用适当的填料。
2 T; A! Q$ u" C& L+ ~- L炭黑粒径越小，表面活性越大、补强性能越好的炭黑，对硫化胶的弹性越是不利。补强性高的活性炭黑对硫化胶的回弹性有不利的影响；随各种炭黑用量增加，回弹性均下降。
无机填料的影响程度与其用量和胶种有关。白炭黑的影响和炭黑的影响相似，一般说来，硫化胶的弹性随无机填料用量增加而降低，但是比炭黑降低的幅度小。加入50～70质量份无机填料时，硫化胶的弹性降低5%～9%。有些惰性填料（如重质碳酸钙、陶土），调料量不超过30质量份时，对硫化胶的弹性影响很小。
) g5 G% c8 d9 _! v硬度相同的SBR硫化胶，填充无机填料的硫化胶弹性比含炭黑的硫化胶高；而三元乙丙橡胶硫化胶，则表现出相反的关系。
6 m- U1 K) F3 T; v  x4、        软化剂（或增塑剂）对硫化胶的弹性影响
$ H1 l% ~; h0 v' N# f2 i9 F软化剂的影响与软化剂和橡胶的相容性有关。软化剂与 橡胶的相容性越小，硫化胶的弹性越差。
一般说来，增塑软化剂或增塑剂的用量，可使硫化胶的弹性降低（但三元乙丙橡胶是个例外）。所以在高弹性橡胶制品的配方设计中，应尽可能不加或少加软化剂。
3 D$ O- j7 q2 H" p* l许多橡胶制品，如轮胎、减震器、传动带、运输带、动态密封件等，都是在动态负荷条件下工作的，因此动态黏弹性和动态力学性能对评价和预测这些制品的性能更为直接、有效，相关性更大。

浪迹天涯

好文章！谢谢楼主的分享！

kongz217

不错的，谢谢分享！！

nk6670

多谢楼主提供，学习了！！！

xingguang2002

谢谢了,无私奉献,以后再接再厉!

一江春水

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zhixuanfu

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zhouyu

是啊，真是好文章，弹性对减振效果是很好的

tiankong

正需要，谢谢楼主分享

hans3206130

好文章，楼主辛苦