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发表于 2016-12-16 10:55:52
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五、橡胶的其他性能
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) [0 [" u+ j* B0 c/ s橡胶除了高弹性还有其他性能指标,可以帮助我们根据橡胶制品使用要求选择相应的品种。(1) 拉伸强度,试样拉伸破坏时,原截面上单位面积所受的力(2) 扯断伸长率,试样拉伸破坏时,伸长部分与原长之比 (3) 硬度,衡量橡胶抵抗变形的能力,通常用邵氏硬度计测量(4) 撕裂强度,表征橡胶耐撕裂性的好坏
6 h# q1 |& ]2 _例如天然橡胶(NR)以橡胶烃(聚异戊二烯)为主,含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。 弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳,易于其它材料粘合,在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差,容易老化变质;耐油和耐溶剂性不好,第抗酸碱的腐蚀能力低;耐热性不高。使用温度范围:约-60℃~+80℃。 制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶-金属悬挂元件、膜片、模压制品。
& @) d ?% j. Y( y& N/ o& V/ M顺丁橡胶(BR)是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。 优点是:弹性与耐磨性优良,耐老化性好,耐低温性优异,在动态负荷下发热量小,易于金属粘合。缺点是强度较低,抗撕裂性差,加工性能与自粘性差。使用温度范围:约-60℃~+100℃。 一般多和天然橡胶或丁苯橡胶并用,主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。1 \/ E3 u3 b. K9 ]+ W9 `
丁苯橡胶(SBR)丁二烯和苯乙烯的共聚体。 性能接近天然橡胶,是目前产量最大的 通用合成橡胶,其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶,质地也较天然橡胶均匀。 缺点是:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂性能较差;加工性能差,特别是自粘性差、生胶强度低。使用温度范围:约-50℃~+100℃。 主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。. G2 Y$ d1 v) G
六、如何改善橡胶的耐热性和耐寒性,即扩大其使用温度的范围。1 s- p J! d" P
7 Q2 |. d; \4 ^在高于一定温度时,橡胶由于老化而失去弹性;在低于一定温度时,橡胶由于玻璃化而失去弹性。: x, ]- W/ K. P0 k! b8 {* @
' K: x* a- {! h9 a* v! {
1、改善高温耐老化性能,提高耐热性(1)改变橡胶的主链结构
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(a)主链不含双键;
+ d, x I/ |7 A(b)主链上含双键较少的丁基橡胶(异丁烯与异戊二烯);
' q' K! l' h+ t, W# n(c)主链上含S原子的聚硫橡胶;
8 K& K. |* h; A3 h7 k(d)主链上含有O原子的聚醚橡胶;2 I( H- s# \' d2 N# f* P
(e)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶; \- ]& ^, H) ]) o3 n
0 f9 ~- O- Y9 [& ?+ t. M# b, w(2)改变取代基结构! f/ ~1 n4 j- U9 N3 H
# E5 S& ^- V8 L% B/ S, ?*带有供电子取代基的橡胶易氧化:天然橡胶、丁苯橡胶; A$ i7 v& K& Y) W( v
*带有吸电子取代基的橡胶不易氧化:氯丁橡胶、氟橡胶( r: Y, S6 m: y- c
8 i' w+ S) [0 j$ s6 {(3)改变交联链的结构1 @) c& s) w% Q
( w3 U. D1 ]" Q, S# q) q- |7 `
原则:含硫少的交联链键能较大,耐热性好,如果交联键是C-C或C-O,键能更大,耐热性更好。(氯丁橡胶用ZnO硫化交联键为-C-O-C-,天然橡胶用过氧化物或辐射交联,交联键为-C-C-)& V1 O, F( C [
0 k; T; m( U+ }" `, [1 K- j
2、降低玻璃化温度,改善耐寒性$ q/ a) }4 s. E/ ?5 b& m' }4 k' V
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任何增加分子链的活动性,削弱分子间相互作用的措施都会使玻璃化温度下降,, R: M( j6 f! A1 I$ d% c! Y* `
任何降低聚合物结晶能力和结晶速度的措施均会增加聚合物的弹性,提高耐寒性(因为结晶就是高分子链或链段规整排列,它会大大增加分子间相互作用力,使聚合物强度增加,弹性下降)
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加增塑剂:削弱分子间作用力
( w& d! [( f6 N& [7 [: H- l& z; \2 r, `8 n- \( h
如氯丁胶Tg-45℃,加葵二酸二丁酯 Tg(-80℃)可使其的 Tg-62℃;; {# N. ^' \, i5 y: Y. ]
如用磷酸三甲酚酯(-64℃)可使其Tg-57℃。1 O4 v* D; u" |/ n2 T+ }0 [
可见增塑效果不仅与增塑剂结构有关,还与它本身Tg有关,增塑剂的越低,则增塑聚合物的也越低。
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(2)共聚5 z+ I3 Y2 ^' x% m$ L9 P
8 c" ?& e; T! d' w7 t% q, F N聚苯乙烯有大的侧基,所以主链内旋转难,较刚性, Tg高于室温,但共聚后的丁苯橡胶为-53℃,聚丙烯晴有极性,所以主链内旋转难,较刚性,Tg高于室温,用丁二烯与丙烯晴共聚后的丁睛橡胶为-42℃/ _) u4 ~9 _5 y. X, h5 k
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(3)降低聚合物结晶能力
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线型聚乙烯分子链很柔,Tg很低,但由于规整度高,所以结晶,聚乙烯难以当橡胶用,引入体积较小的非极性取代基甲基来破坏其聚乙烯分子链的规整性,从而破坏其结晶性,这就是乙烯与丙烯共聚橡胶Tg =-60℃。& w4 q( A# v% U8 b4 O* k- ^
通过破坏链的规整性来降低聚合物结晶能力,改善了弹性但副作用是有损于强度。 |
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