橡胶配方设计与使用性能的关系
(一) 耐热性
所谓耐热性是指硫化胶在高温长时间热老化作用下,保持原有物理性能的能力。
1. 橡胶的选择
大量研究表明,耐热聚合物的结构特点是:分子链高度有序;刚性大;有高度僵硬的结构;分子间作用力大;具有较高的熔点或软化点。例如聚四氟乙烯(PTFE),使用温度为315℃,完全符合上述结构特点。
目前作为耐热橡胶经常使用的有EPDM、IIR、CSM、ACM、HNBR、FKM和Q。2. 硫化体系的选择
不同的硫化体系形成不同的交联键,各种交联键的键能和吸氧速度不同,键能越大,硫化胶的热稳定性越好;吸氧速度越慢,硫化胶的耐热氧老化性越好。
在常用的硫化体系中,过氧化物硫化体系的耐热性最好。 目前EPDM的耐热配合几乎都采用过氧化物硫化体系。单独使用过氧化物作硫化剂时,存在交联密度低、热撕裂强度低等问题。最好是和某些共交联剂交用。
3. 防护体系的选择
橡胶制品在高温使用条件下,防老剂可能因挥发、迁移等原因迅速损耗,从而引起制品性能劣化。因此在耐热橡胶配方中,应使用挥发性小的防老剂或分子量大的抗氧剂,最好是使用聚合型或反应型防老剂。
4. 填充体系的影响
无机填料的耐热性比炭黑好,无机填料中耐热性比较好的有白炭黑、氧化锌、氧化美、三氧化二铝和硅酸盐。
5. 软化剂的影响
一般软化剂分子量低,高温下易挥发或迁移,导致硫化胶硬度增加、伸长率降低。所以耐热橡胶配方中应选用高温下热稳定性好、不易挥发的品种。
(二) 耐寒性
橡胶的耐寒性可定义为在规定的低温下,保持其弹性和正常工作的能力。
硫化胶的耐寒性主要取决于高聚物的两个基本物性,即玻璃化转变温度(Tg)t和结晶. 对于非结晶型橡胶的耐寒性,可用Tg和Tb(脆性温度)表征.
对结晶型橡胶则不能用Tg、Tb来表征它的耐寒性,能高于Tg70~80℃。1. 橡胶分子结构对耐寒性的影响 ① 主链中含有双键和醚键的橡胶,例如BR、NR、CO、Q,具有良好的耐寒性;
② 主链不含双键,侧链含有极性基团的橡胶,例如ACM、CSM、FKM,耐寒性最差;③ 主链含有双键,而侧链含有极性基团的橡胶,例如NBR、CR,其耐寒性居中;④ 不饱和度很小的非极性橡胶EPDM、IIR,其耐寒性优于SBR、NBR、CR。2. 增塑剂的影响
增塑剂是除生胶之外对耐寒性影响最大的配合剂。加入增塑可降低橡胶的Tg,提高其耐寒性,降低聚合物的松弛温度,减少形变时所产生的应力,从而达到防止脆性破坏的目的。
3. 硫化体系的影响
交联生成的化学键使Tg上升,对耐寒性不利,因为交联后分子链段的活动性受到限制,降低了分子链的柔性。还有一种解释是随交联密度增加,....
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