如何控制硫化胶的压缩永久变形

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　　如何控制硫化胶的压缩永久变形
8 {2 `) L; w* _6 B6 F" ?" x　　王振庭 王晓军
$ ^/ Y- K5 f+ m! {　　众所周知，硫化胶的压缩永久变形是橡胶制品的一项重要物理力学性能指标，它决定着橡胶制品的使用性能和使用寿命。
1 e, l( x/ C% H0 z1 T' u; l　　压缩永久变形的决定因素很多，也很复杂，不但取决于生胶，而且还取决于配方和工艺等方面。因此，我们要认真仔细的加以分析和研究，找出其内在因素，才能找出其解决的方法。
2 P+ I8 K* P0 P　　首先取决于生胶的品种，因为生胶是橡胶制品的最主要的原材料，如果没有生胶，则就成为“无米之炊”了。生胶的品种不同则其结构也不同，结构不同则其性能就不同。
# b& P6 D4 J8 G1 R( d0 ^$ j　　生胶的分类，有结晶性与非结晶性的;有极性与非极性的;有饱和的与不饱和的;有自补强性的与非自补强性的;有热塑性的与非热塑性的等等，总之，结构不同、组成不同、所含基因不同，其性能就不同。
5 t, L3 g" i5 r( j　　下面是各种生胶的压缩永久变形的大小顺序如下：
　　BR
　　一般来说，弹性大的、强度高的、结晶自补强性的生胶，它的变形容易恢复，压缩永久变形就较小;而结构中侧链、支链多、基因多的，则内阻大，变形后不易恢复，残留部分变形的则压缩永久变形较大。如BR、NR、CR、FKM的压缩永久变形就较小，而TR、IIR、SBR的压缩永久变形就较大，因为SBR的滞后损失最大，所以它的压缩永久变形就大。
& b7 `1 q8 x' N0 `1 z/ W0 y; @　　其次是含胶率的高低。含胶率高的(60%以上)，填料少的，硫化后硫化胶的交联键的空间网状结构中的空隙大，受力后容易塌陷，压缩永久变形就较大。含胶率低(30%以下)，填料多，硫化后其硫化胶的空间网状结构的空隙小。受力后挺性大，不易变形，因此其压缩久变形就较小。含胶率中等的则其压缩永久变形居中，介于两者之间。
　　以下为胶料的硬度、硫化程度、交联键的类型、炭黑、填料粒子的形状等。
　　胶料的硬度：
　　胶料的硬度取决于硫化剂、补强剂、填充剂用量的多少。一般来说，用量多则硫化胶的硬度就高，其压缩永久变形就小，适全于高硬度的制品;而用量少则硫化胶的硬度就较低，其压缩永久变形就大，适合于低硬度的制品。应指出的是，硬度高的橡胶制品，其收缩率较小，硬度低的橡胶制品，其收缩率则较大。而85°，以上的高硬度橡胶制品，其收缩率则有所增大。所以在设计配方时应加以考虑。
1 S; g3 b6 H2 x6 D& ?1 e+ W　　而补强剂、填充剂(增硬性的)用量中等(适中)的，则其压缩永久变形居中。
　　胶料的硫化程度：
! E0 ?  x. b+ \& V! G4 s　　胶料的硫化程度决定硫化胶的物理机械性能的高低，也包括压缩永久变形的大小。一般来说，胶料的硫化程度高，则硫化胶的交联密度大，硫化胶的网状结构的空隙小，不容易变形，变形时容易恢复，因此压缩永久变形就较小;而硫化程度低，则硫化胶的交联密度小，硫化胶的空间网状结构的空隙大，受力后容易变形，且伸长率较大，容易变形，不易恢复，因此压缩永久变形就较大;硫化程度中等，其交联密度居中，压缩永久变形则居中。
5 `* Q2 W6 b, m( P; T　　硫化胶的交联键的类型：
　　我们知道，胶料的硫化体系不同，硫化胶的交联键的结构就不同，交联键的结构不同，其交联键的键能和键长就不同，它决定硫化胶的物理力学性能，也决定着受力后的压缩永久变形。一般来说，交联键的键能低的、键长越长的，受力后容易变形，变形后的恢复也缓慢，压缩永久变形就较大;交联键的键能高的、键长越短的，受力后不易变形，变形后的恢复也较快，压缩永久变形就较小。如多硫键(-C-Sx-)的键能低(54千卡/摩尔)，键长(2.04×n，A)大，压缩永久变形大;而碳碳键(-C-C-)的键能高(84千卡/摩尔)，键长短(1.54A)，压缩永久变形就较小。
　　下面是不同硫化体系、交联键类型的硫化胶的压缩永久变形的大小：
　　硫化体系：
7 Y: b. o" N/ x% E- f+ }3 `0 ?　　硫黄硫化体系>半有效硫化体系>有效硫化体系>树脂硫化体系>有机过氧化物硫化体系。
3 \/ z: V. r. i, p$ x6 I　　交联键的类型：
1 Z5 x; @) e* F% b　　多硫键(-C-Sx-C-)>双硫键(-C-S-S-C-)>单硫键(-C-S-C-)>醚键(-C-O-C-)>碳一碳键(-C-C-)。
) L& U6 S/ t- D4 Y, a7 m2 r　　炭黑、填充剂的形状：
% I' `! v0 |5 w6 \- @  M4 M　　我们知道，为了使橡胶制品获得优良的物理力学性能，一般要填加一定量的补强剂，以提高硫化胶的拉伸强度、定伸应力、耐磨性等。另外，为了降低生产成本，还需要加入一些能增加体积的填充剂，以增加容积，降低含胶率。但是，补强剂和填充剂的粒子结构、形态，对硫化胶的物理力学性能，特别是压缩永久变形起着重要作用。如炭黑粒子表面粗糙度大，表面有许多微小孔隙度，容易与混炼胶形成炭黑凝胶(吸留或包容橡胶)，可以提高硫化胶的拉伸强度、定伸应力、硬度、耐磨性能等，其抗压缩永久变形的能力就大，压缩永久变形就小。还有，填料的粒子的形态与胶料的相容性好，对硫化胶有某些补强作用，能提高硫化胶的定伸应力，也会降低硫化胶的压缩永久变形。一般来说，炭黑和填料的粒子形态对硫化胶的压缩永久变形大小如下：
) m: F3 t5 J7 O8 p6 r　　针状、纺锤形(碳酸镁、陶土、含水硅酸钙等)>片状粒子(碳酸钙、滑石粉、石墨等)>园状球形(各类炭黑、新工艺炭黑等)。
0 _1 W$ K9 a0 o3 R9 d% j　　所以，在选择补强剂炭黑和填充剂时，要根据橡胶制品的不同性能要求来加以选用。如压出制品，可选择快压出炭黑(FEF)，通用炉黑(CPF)和半补强炉黑(SRF)、硬质陶土(软质陶土的粒径大，只能增容，不能补强);耐磨的制品，可选择高耐磨炉黑(HAF)、白炭黑、硬质陶土等。这样既使硫化胶具有一定的物理力学性能，又具有较低的压缩永久变形，可以获得较好的使用效果，使橡胶制品具有较好的使用性能和使用寿命。

laker

“其次是含胶率的高低。含胶率高的(60%以上)，填料少的，硫化后硫化胶的交联键的空间网状结构中的空隙大，受力后容易塌陷，压缩永久变形就较大。含胶率低(30%以下)，填料多，硫化后其硫化胶的空间网状结构的空隙小。受力后挺性大，不易变形，因此其压缩久变形就较小。含胶率中等的则其压缩永久变形居中，介于两者之间”

弹性是由生胶提供的，含胶率低了，压变会好？

张路123

看看    理论和实际有些差异

三叶橡胶树

laker 发表于 2017-11-15 17:29
7 C' X6 F$ w; g+ h“其次是含胶率的高低。含胶率高的(60%以上)，填料少的，硫化后硫化胶的交联键的空间网状结构中的空隙大， ...

说得有理         

心雨

仔细考虑一下，学习学习。

心雨

我也认为还是含胶率高一些对压变有好处。

MOYH5038

感谢楼主的分享。

感悟LIU

学习下   

Q313150330

这篇文章，感觉像是个外行写的，错误百出啊:lol

Q313150330

文章作者这两个大神，是哪个地方的啊:lol