1、配方與各種物性之間的關(guān)系 :各種橡膠制品都有它特定的 使有用性能和工藝要求 . 為了滿足它的物性要求需選擇最適合的 聚合物和配合劑進行合理的配方 設(shè)計 . 首先要了解配方設(shè)計與硫 化橡膠物理性能的關(guān)系 . 硫化橡膠的物理性能與配方的設(shè)計有密 切關(guān)系, 配方中所選用的材料品種、 用量不同都會產(chǎn)生性能上的 差異 .一、拉伸強度拉伸強度是制品能夠抵抗拉伸破壞的根限能力 . 它是橡膠制 品一個重要指標之一 . 許多橡膠制品的壽命都直接與拉伸強度有 關(guān) . 如輸送帶的蓋膠、橡膠減震器的持久性都是隨著拉伸強度的 增加而提高的 . 拉伸強度與橡膠的結(jié)構(gòu)有關(guān), 分了量較小時, 分 子間相互作用的次價健就較小

2、. 所以在外力大于分子間作用時、 就會產(chǎn)生分子間的滑動而使材料破壞 . 反之分子量大、分子間的 作用力增大, 膠料的內(nèi)聚力提高, 拉伸時鏈段不易滑動, 那么材 料的破壞程度就小 . 凡影響分子間作用力的其它因素均對拉伸強 度有影響 . 如 NR/CR/CSM這些橡膠主鏈上有結(jié)晶性取代基,分子 間的價力大大提高,拉伸強度也隨著提高 . 也就是這些橡膠自補 強性能好的主要原因之一 . 一般橡膠隨著結(jié)晶度提高,拉伸強度 增大 . 拉伸強度還根溫度有關(guān),高溫下拉伸強度遠遠低于室溫下 的拉伸強度 . 拉伸強度根交聯(lián)密度有關(guān),隨著交聯(lián)密度的增加, 拉伸強度增加, 出現(xiàn)最大值后繼續(xù)增加交聯(lián)密度, 拉伸強度會

3、大幅下降 . 硫化橡膠的拉伸強度隨著交聯(lián)鍵能增加而減小 . 能產(chǎn)生 拉伸結(jié)晶的天然橡膠, 弱鍵早期斷裂 , 有利于主健的取向結(jié)晶, 因此會出現(xiàn)較高的拉伸強度 . 通過硫化體系,采用硫黃硫化,選 擇并用促進劑, DM/M/D也可以提高拉伸強度, (碳黑補強除外, 因為碳黑生熱作用 , 拉伸強度與填充劑的關(guān)系, 補強劑是影 響拉伸強度的重要因素之一,填料的料徑越小,比表面積越大、 表面活性越大補強性能越好 . 結(jié)晶橡膠的硫化膠,出現(xiàn)單調(diào)下降 因為是自補強性非結(jié)晶橡膠如丁苯隨著用量增加補強性能增加、 過度 使用 會有下降趣向 . 低不和橡膠隨著用量的增加達到最在值 可保持不變 . 拉伸強度與軟化劑的

4、關(guān)系 加入軟化劑會降低拉伸 強度, 但少量加入, 一般在開練機 7份以下, 密練機在 5份以下 會改善分散,有利于提高拉伸強度 . 軟化劑的不同對拉伸強度降 低的程度也不同 . 一般天然橡膠適用于植物油類 . 非極性橡膠用 芳烴油如 SBR/IR/BR. .如 IIR /EPDM用石臘油、環(huán)烷油 .NBR/CR用 DBP/DOP.之類 . 提高拉伸強度的其它放法有,用橡膠與樹脂 共混、橡膠化學(xué)改性、 填料表面改性(如加桂烷等二、撕裂強度橡膠的撕裂是由于材料中的裂紋或裂口受力時迅速擴大開 裂而導(dǎo)至破壞現(xiàn)象 . 撕裂強度與拉伸沒有直接關(guān)系 . 在許多情況 下撕裂與拉伸是不成正比的 . 一般情況下,

5、結(jié)晶橡膠比非結(jié)晶橡 膠撕裂強高 . 撕裂強度與溫度有關(guān) . 除了天然橡膠外, 高溫下撕裂強度均有明顯地下降 . 碳黑、 白炭黑 填充的橡膠其撕裂強度有明 顯地提高 . 撕裂強度與硫化體系有關(guān) . 多硫鍵有較高的撕裂強度 . 硫黃用量高撕裂強度高 . 但過多的硫黃用量撕裂強度會顯著地降 低 . 使用平坦性較好的促進劑有利于提高撕裂強度 . 撕裂強度與 填充體系有關(guān),各種補強填充如、碳黑、白炭黑、白艷華、氧化 鋅等,可獲較高的撕裂強度 . 某些桂烷等偶聯(lián)劑可以提高撕裂強 度 . 通常加入軟化劑會使撕裂強度下降 . 如石臘油會使丁苯膠的 撕裂強度極為不利 . 而芳烴油就變化不大 . 如 CM/NBR

6、用酯類 增塑 劑 比其它軟化劑就影響小多了 .三、定伸應(yīng)力與硬度定伸應(yīng)力與硬度是橡膠材料的剛度重要指標, 是硫化膠產(chǎn)生 一定形變所需要的力, 與較大的拉伸形變有關(guān), 兩者相關(guān)性較好, 變化規(guī)律基本一至 . 橡膠分子量越大,有效交聯(lián)定伸應(yīng)力越大 . 為了得到規(guī)定的定伸應(yīng)力, 可對分子量較小的橡膠適當提高交聯(lián) 密度 . 凡能增加分子間作用力的結(jié)構(gòu)因素 . 都能提高硫化膠的網(wǎng) 洛抵抗變形能力 . 如 CR/NBR/PU/NR等有較高的定伸應(yīng)力 . 定伸應(yīng) 力與交聯(lián)密度影響極大 . 不論是純膠還是補強硫化膠,隨著交聯(lián) 密度的增加,定伸應(yīng)力與硬度也隨之直線增加 . 通常是通過對硫 化劑、促進劑、助硫化劑

7、、活性劑等品種的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的 . 含硫 的促進對提高定伸應(yīng)力更有顯著的效果 . 多硫健有利于提高定伸 應(yīng)力 . 填充劑能提高制品的定伸應(yīng)力、 硬度 . 補強性能越高、 硬度越高,定伸應(yīng)力就越高 . 定伸應(yīng)力隨著硬度的增加,填充的增加 越高 . 相反軟化劑的增加,硬度降低 ,定伸應(yīng)力下降 . 除了增加 補強劑外還有并用烷基酚醛樹脂硬度可達 95度、 高 苯乙烯 樹脂 . 使用樹脂 RS 、促進劑 H 并用體系硬度可達 85度等等 .四、耐磨性耐磨耗性能表征是硫化膠抵抗摩察力作用下因表面破壞而 使材料損耗的能力 . 是與橡膠制品使用壽命密切相關(guān)的力學(xué)性能 . 它的形式有; 1.磨損磨耗,在摩擦?xí)r表

8、面上不平的尖銳的粗糙 物不斷地切割、亂擦 . 致使橡膠表面接觸點被切割、扯斷成微小 的顆粒, 從橡膠表面脫落下來、 形成磨耗 .磨耗強度與壓力成正 比與拉伸強度成反比 . 隨著回彈性提高而下降 . 2.疲勞磨耗,與 摩擦面相接觸的硫化膠表面,在反復(fù)的過程中受周期性的壓縮、 剪切、 拉伸等變形作用, 使橡膠表面產(chǎn)生疲勞, 并逐漸在其中產(chǎn) 生微裂紋 . 這些裂紋的發(fā)展造成材料表面的微觀剝落 . 疲勞磨耗 隨著橡膠的彈性模量、 壓力提高而增加, 隨著拉伸強度的降低而 和疲勞性能變差而加大 . 3.巻曲磨耗,橡膠下光滑的表面接觸 時, 由于磨擦力的作用, 使硫化膠表面不平的地方發(fā)生變形, 并 被撕裂破

9、壞, 成巻的脫落表面 . 耐磨性能和硫化膠的主要力學(xué)性 能有關(guān) . 在設(shè)計配方時要設(shè)法平衡各種性能之間的關(guān)系 . 耐磨性 與膠種之間關(guān)系最大, 一般來講 NBR>BR>SSBR>SBR(EPDM >NR>IR (IIR >CR 耐磨性與硫化體系有關(guān),適量地提高交聯(lián)徎度能提高耐磨性能 . 單硫健越多耐磨性越好,這就是半有效硫化體系的 耐磨性最好的道理 . 用 CZ 做第一促進劑的耐磨性能要比其它促 進劑好,最佳的補強劑用量會提高一定的耐磨性能 . 合理地使用 軟化劑會能最小地降低耐磨性 . 如天然膠、丁苯膠用芳烴油 . 有 效地使用防老劑,可防止疲勞老化 .

10、提高碳黑的分散性可提高耐 磨性能 . 使用桂烷表面處理劑改性可大大地提高耐磨性能 . 采 用 橡塑 共混來提高耐磨性能, 如丁睛與聚氯乙烯并用, 所制造的 紡織皮結(jié) . 用丁睛與三元尼龍并用, 丁晴與酚醛樹脂并用 . 添加 固體潤滑劑和減磨性材料 . 如丁睛膠橡膠膠料中添加石墨、二硫 化鉬、氮化硅、碳纖維,可使硫化膠的磨擦系數(shù)降低,提高其耐 磨性能 .五,疲勞與疲勞破壞 .硫化膠受到交變應(yīng)力作用時, 材料的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化的 現(xiàn)象叫疲勞 . 隨著疲勞過徎的進行,導(dǎo)至材料破壞的現(xiàn)象叫做疲 勞破壞 . 1. 橡膠結(jié)構(gòu)的影響,玻璃化溫度低的橡膠耐疲勞性能 好 . 有極性基團的橡膠耐疲勞性能差 .

11、分子內(nèi)有龐大基團或側(cè)基 的橡膠,耐疲勞性能差、結(jié)構(gòu)序列規(guī)整的橡膠,容易聚向結(jié)晶, 耐疲勞性差 . 2. 橡膠硫化體系影響,單硫健的硫化體系,疲勞 性能最小, 耐疲勞性能好, 增加交聯(lián)劑的用量會使硫化膠的疲勞 性能下降 . 所以應(yīng)盡量減少交聯(lián)劑的用量 . 3. 填充劑的影響, 補 強性能越小的填充劑影響越小, 填充劑用量越大影響越大, 應(yīng)盡量少用填充劑. 4. 軟化體系的影響，盡可能選用軟化點低的非 粘稠性軟化劑；軟化劑的用量盡可能多一些， 相反高粘度軟化劑 不宜多用， 如松焦油的耐疲勞性差， 脂類增塑劑的耐疲勞性就好. 六，彈性 橡膠最寶貴特性是彈性.高彈性源于橡膠分子運動，完全由 卷曲分子的

12、構(gòu)象變化所造成的， 除去外力后能立即恢復(fù)原狀，稱 理想的彈性體.橡膠分子之間的作用會妨礙分子鏈段運動，表現(xiàn) 出粘性或粘度.所以說橡膠的特性是既有彈性又有粘性.影響彈 性的因素有形變大小、作用時間、溫度等.橡膠分子間的作用增 大，分子鏈的規(guī)整性高時，易產(chǎn)生拉伸結(jié)晶，有利于強度提高， 顯示出高彈性.在通用橡膠中的天然、順丁膠彈性最好，其次是 丁睛、氯丁.丁苯與丁基較差. 彈性與交聯(lián)密度有關(guān)，隨著交聯(lián) 密度的增加，硫化膠的彈性增加，并出現(xiàn)最大值，交聯(lián)密繼續(xù)增 加彈性呈下的趣勢.適當?shù)靥岣吡骰潭葘椥杂欣?在高彈性 配合中 選用硫黃與 CZ 并用、 與促進 D 并用硫化膠的回彈性較高， 滯后損失小. 彈性與填充體系有關(guān)， 提高含膠率是提高彈性的最 直接、 最有效的辦法， 補強性越好的填充對彈性越不利. 彈性與 軟化劑的關(guān)系.軟化劑與橡膠的相溶性有關(guān)，相溶性越小，彈性 越差.如天然、順丁、丁基加石臘油，優(yōu)于加環(huán)烷油.丁睛加 DOP 優(yōu)于使用環(huán)烷油、芳烴油.一般來說增塑劑會降低橡膠的彈性， 應(yīng)盡量少用增塑劑. 七，扯斷伸長率（延伸率） 扯斷伸長率與拉伸強度有關(guān)，只有具有較高的拉伸強度，保 證其在變形過程中不受破壞，才會有較高的伸長率.一般隨著定 伸應(yīng)力和硬度增大則扯斷伸長率下降，回彈性大、永久