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
, _* \  ?& x, |, ~. X王振庭  王晓军
    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。
    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。
; i9 }" j) N& q8 \$ X# g& F6 d    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。
( g6 T5 l, E+ 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。
4 e: t9 G' R6 _$ D8 G$ |    下面是各种生胶的压缩永久变形的大小顺序如下：
" S8 p2 O2 y0 }( I    BR<NR<CR<FKM<NBR<CSM<PV<TR<IIR<SBR(由小到大)
, z: O# k9 j9 [0 q- v) ?    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。
    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：
8 C" q! F6 I" d$ b    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。
+ C7 |: v) }  `9 S5 c4 e    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。
+ G+ \  u6 p9 o; }    胶料的硫化程度：
$ g9 N/ @" `/ A' g, l( r    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。
    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。
7 K; A8 j. \+ X$ Y( ]    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：
4 [0 T5 }" Y+ i5 L+ U$ F    硫化体系：
, H0 C$ F7 E4 A3 J$ D) {3 T1 l    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。
( k1 T) h' ~! Y+ E* c) `- e& Z: z    交联键的类型：
' f0 m' F$ ], Y1 `' z0 k    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-)。
: y' L7 R" w( x    炭黑、填充剂的形状：
0 t2 f2 n8 x; [4 X9 ~    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：
    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)。
    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。

qwertasdfg

好东西，谢谢楼主了。。。

yfzeng

比较全面，认真拜读了，谢谢！

gumuchunshui

多谢楼主，好东西

HFL889889

好资料，谢谢楼主奉献。

bLxs

楼主厉害，学习啦

胶小小

学习学习