橡胶的流动性
橡胶的流动是分子链中各个链段运动迭加起来的总结果。所以凡影响链段活动能力和链段数目多少的因素都要影响橡胶的流动性,诸如分子链的柔顺性、分子量及其分布等因在因素和配合剂、温度、外力等外在因素对橡胶的流动性都有影响。
1、大分子链结构
分子链的柔性大,链段活动能力大,位移容易,流动性好。比如顺丁胶结构简单,取代基均为H,分子链间作用力小,柔性好,故流动性很好,在常温下,不受其他外力的作用仅仅由其本身的自重就能产生流动,甚至挤破包装溢流于地面,这种现象称为“冷流现象”。
NR与顺丁胶相比,ーCH3代替一个ーH,ーCH3体积比H大,在一定程度上妨碍了链段的运动(Tg=-72℃),柔性比顺丁差,故流动性较顺丁差,在常温下无冷流现象。
氯丁橡胶,由于一C1基团有极性,分子间作用力大。分子链柔性差(Tg=50℃),链段运动较困难,故流动性比NR还差。
2、分子量及其分布
分子量大,即分子链长,链段数多,链段运动所要克服的阻力就大,故流动性差。
图8-8是橡胶最大粘度η0与分子量的关系。实验曲线在B处发生转折,分为二段:
式中,K1K2是经验常数,与橡胶的种类及温度有关,Mc是临界分子量。
从上图中可知,随分子量增大,分子间作用力增大,no升高。当分子量较高时,粘度急剧增大,曲线出现转折,这是由于分子链缠结作用所致。因为大分子链是一个无规线团,彼此间会发生缠结,增加对流动的阻碍,致使粘度迅速增加。在M较低时,链长较短,缠结少或不发生缠结,故粘度增加缓慢。在M增加到Mc时开始出现分子链的缠结Mc称着临界分子量,是开始产生链绾结的最小分子量。应指出,分子链的缠结不是化学交联,是物理结合,在切应力作用下会解脱,所以也称为瞬时范德华交联。不同的胶Mc值不同,如天然胶约1700、顺丁橡胶约30000、硅橡胶约37000。
从以上分析可知,若要降低帖度,提高流动,即降低T,最有效的方法是降低分子量,这也是天然橡胶必须要进行塑炼的原因。合成橡胶由于聚合过程中已对分子进行调节如丁苹-1500分子控制在18万~15万,所以不需要塑炼了。
不同分子量分布的橡胶,其T,是不同的,如图8-9所示T<Ta因为分子量分布宽些时,橡胶含一定量的低分子量量级分,由于分子链短不但本身的流动性好,而且对高分子量部份能起增塑作用,使分子间作用力减少,流动性好,故Tf1较Tf2低。
切变速率
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