耐热耐高温橡胶
耐热性是指在一定的高温使用条件下,在较长的时间内保持原有基本物理机械性能的能力。耐热性决定制品的最高使用温度和寿命,一般物理机械性能在高温下保持稳定,即具有在高温下能够抵抗氧、臭氧、高能辐射、机械疲劳等因素的作用。
硫化橡胶的耐热性表现在橡胶分子、交联键及其配合剂(主要是填充剂和增塑剂)有较高的粘流温度、热分解温度和化学稳定性。橡胶的粘流温度取决于橡胶分子结构的极性和刚性、橡胶分子之间的作用力、填料与橡胶之间的相互作用和交联键的键能。橡胶的热分解温度取决橡胶分子结构的化学键性质,化学键能越高,耐热性越好。橡胶的化学稳定性也是影响耐热性能的一个重要因素。因为在高温条件下,橡胶与氧、臭氧、其它介质的接触,都会促进橡胶的老化与被腐蚀。
橡胶在高温即热氧作用下,橡胶大分子会发生降解、交联、环化、异构化,活性填料会与橡胶分子发生进一步的作用,交联键产生断裂、环化或重新交联,橡胶内低分子物质产生挥发、分解。橡胶的耐热性与橡胶分子结构和组分、温度、机械作用和介质有密切关系。
从配方设计的角度考虑,要提高橡胶制品的耐热性,主要通过如下三种途径:第一是选择对热和氧稳定性好,其化学结构具有高耐热性的橡胶;第二是在选用橡胶品种的基础上,选择耐热的硫化体系来改善硫化胶的耐热性;第三是发展优良的稳定剂系统,以提高橡胶制品对热和氧的防护能力。所以总的说来,主要通过生胶的牌号、硫化体系、防护体系、填料、增塑体系来综合考虑。
提高橡胶制品的耐热性,主要通过三种途径:
a.合成新型橡胶,使其化学结构具有高的耐热性;
b.选择适当的硫化体系、填料、增塑剂;
c.发展优良的耐热氧老化剂。
耐热性条件:短时耐热温度、连续使用温度、介质
耐热老化性的表征:性能保持率/变化率、外观变化情况
3.1.1
橡胶品种的选择
橡胶的分子结构对制品的耐热性起决定性的作用,在耐热橡胶配方中,一般选用高温下不易软化、热稳定性和化学稳定性高的品种。高温下变软的程度取决于大分子的极性和刚性。所有提高橡胶的极性,例如在橡胶分子中引入腈基、酯基、羟基、氯原子、氟原子等极性基团都有助于提高耐热性。
橡胶的热稳定性取决于化学键的性质。聚合物主热反应程度与聚合无的结构及化学键合强度有关。在橡胶中减少弱键的数量,提高其键能,可以提高耐热性。例如用耐热的无机元素取代主链上的碳原子,如VMQ等,或使用那些具有高键能的聚合物,如FPM等,将获得优异的耐热性。
橡胶的化学稳定性是耐热的重要因素之一。橡胶的热老化主要起因于持续的自动氧化作用。自动氧化是以橡胶大分子中特别弱的键产生的自由基为引发点,派生出许多自由基,持续反复生成和分解过氧化物的链锁反应。根据各种橡胶的耐热性其使用温度范围如下表。
表:各种橡胶的长期最高使用温度
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