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提高橡胶制品的耐磨和磨耗原理

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提高橡胶制品的耐磨和磨耗原理


通过配方设计提高耐磨性的途径如下: 

a、选用耐磨性好的胶种,如聚氨酯橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶,氯丁胶、丁腈橡胶等。一般磨耗条件下,天然橡胶为好,高温下以丁苯橡胶为好,苛刻条件下(高速)顺丁橡胶为好; 

b、加粒子小的活性炭黑以提高耐磨性;白色填料以20nm的白炭黑为好。 c、软化剂起操作助剂使用,以帮助填料的分散,一般不宜超过5份; 

d、加入防老剂能改善胶料耐老化性能,从而间接提高耐磨性,一般环境条件下,在天然橡胶中防老剂AW的耐磨性最好,其次是防老剂D+4010及防老剂D+H。

 1.生胶的微观结构对磨耗的影响较大,当分子链有共轭双键存在时,可使橡胶的耐磨性提高, 如丁苯胶中的苯环上含有共轭双键基团, 它能吸收及分布外界能量,使大分子链不易受到破坏。因此丁苯胶的弹性、强力、耐曲绕性、低温性都差,但耐磨性较好。聚胺脂橡胶含有共轭苯环, 所以在各种橡胶中的耐磨性名列前矛,比天然、丁苯高 4 倍以上。

         丁苯胶与天然胶相比时, 15 度以下天然胶耐磨性好, 15 度以上丁苯胶的耐磨性好。如果耐磨性提高,则抗滑性下降。因此,在弹性起支配作用的温度范围内,耐磨性与抗滑性存在着相反的关系。再生胶及油胶类物质的增多, 耐磨性下降。

 2.炭黑,不同的碳黑品种对配方性能影响不同,如, HAF磨耗量较低,但若与生热无关,则 MPC、ISAF 较为优越,为了研究胶料的耐磨性还须研究生胶与炭黑的关系。

        3.防老剂与环境条件。防老剂 AW 的耐磨性最好,防老剂 D+4010 次之。反应性防老剂 4-亚硝基二苯胺( NPDA)可提供天然胶较低的生热,明显地提高耐磨性能。对于胶料具有较高的抗张强度和耐热性, 同时还需要综合平衡耐磨和抗滑性,用氯化丁基橡胶加入 55-65 份超耐磨炉黑的耐磨性最好。但氯化丁基橡胶的硬度稍有降低,这是热分解和硫化返原的结果。

     4.改进橡胶磨耗的方法

      a.表面处理法。用液态或气态的五氟化锑,对丁睛胶进行化学处理,可提高耐磨性 7-9 倍。为了防止处理时强力和伸长率降低, 宜采用气相处理法,保证氟化合物不浸入胶料内层。 

     b.应用硅烷偶联剂主要是白色填充剂与橡胶之间的结合。

     c.使用新型橡胶。如 1.5-反式聚戊烯橡胶。这种橡胶耐磨性能优越,还具有较高的生胶强力和较低的生热性,用做胎面胶与天然橡胶相似。

       d.用丙烯酰胺硫化,采用这种硫化剂硫化的优点是无焦烧的危险,硫化平坦期变宽,适当选用硫化体系还能缩短硫化时间。硫化胶的耐疲劳、 耐热性能有所提高,撕裂性能得到改善, 耐磨性较好, 这是因为结合的丙烯酰胺分子间可生成亚酰胺环的缘故。

总结:

选用适合的高弹性高耐磨的生胶(顺丁、聚氨酯等);提高橡胶的补强填料(细粒径炭黑为佳);提高交联密度;降低橡胶制品的表面摩擦系数(提高表面致密度或表面处理降低摩擦系数);选用附加填料类似硅烷偶联剂或二硫化钼等来改善胶料的....


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