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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6 }6 c5 J9 l- @2 Z& D' d- Q) P
$ Z/ W7 b: g, `0 f) }
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
+ Q6 l7 |: g1 m3 A! I ^, Z# j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。2 Q& A* l" P" y) z" Z$ n9 U8 | H
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。
" s |' S, ] z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。
4 I- n/ F: E8 ]5 V& m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。) n8 f2 c" r6 ~. D- H$ ]
1 G0 F( e9 W6 F5 ~4 f+ m
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。
( N: G3 B* \- u
6 Z: U9 _6 h7 }0 c3 U% n1、改善高温耐老化性能,提高耐热性(1)改变橡胶的主链结构1 a. N; F8 P$ }" G
5 ^# \$ X6 Q% H3 L# ^# j6 ^, _
(a)主链不含双键;
" E @- |4 x% h8 I. i8 V(b)主链上含双键较少的丁基橡胶(异丁烯与异戊二烯);" a' n9 L6 a# _
(c)主链上含S原子的聚硫橡胶;
+ P U: b$ o6 Q y( E0 x(d)主链上含有O原子的聚醚橡胶;% P& M4 [5 x L' s5 M- e
(e)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶;
# }( q/ I5 N+ V( f. d( } d: C. ?
(2)改变取代基结构
. V4 z u7 n2 j9 E
: E* j: |7 W( Y- Q3 [7 b& I1 w*带有供电子取代基的橡胶易氧化:天然橡胶、丁苯橡胶
: ^. v2 T/ u! w4 y2 E*带有吸电子取代基的橡胶不易氧化:氯丁橡胶、氟橡胶
' M7 a* C7 V! X8 b' S% m3 z
7 k! a" n# g2 T, h3 A4 o2 b(3)改变交联链的结构% G9 E8 w+ F, C( [
, `1 l& |, G& d! y& q# [) I% K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-)6 p2 C# k7 u7 v8 @( x
& h+ l+ I4 P+ N$ W2 X' f8 |. I2、降低玻璃化温度,改善耐寒性( E: G3 E8 O+ C3 t
* f' E% b' \' f, h* H" y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,
5 @: K0 }0 N! L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)
8 @5 g+ ]& R; A8 _% G9 Z+ u
9 v$ M7 p# g* x加增塑剂:削弱分子间作用力) u9 @$ [" s& N4 x A3 e
0 S& v8 D' `+ O, \8 h9 V+ i3 k如氯丁胶Tg-45℃,加葵二酸二丁酯 Tg(-80℃)可使其的 Tg-62℃;
9 p: t# ?# K) m; H! B# Y& C9 J9 m/ _如用磷酸三甲酚酯(-64℃)可使其Tg-57℃。9 q+ X: p& N' p F" K- K
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。8 l3 k% y+ F8 T$ q* f( p( y) S/ M
; S/ ^( S0 X0 n7 C
(2)共聚; v, J7 B& K, s& f
+ R( j, {6 A( t% v7 p
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℃, G$ \8 t9 b! H2 O+ Q- P# t
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(3)降低聚合物结晶能力4 L2 [: t3 ^" r: `) q
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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℃。2 h* Q! Q2 s2 U1 }# T# `' p
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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