1、橡膠的高彈性摘要：高彈性是高分子材料最具特色的性質(zhì)，又叫橡膠彈性，橡膠具有寶貴的高彈性。本文描述橡膠高彈性，及其他性能指標，和選擇橡膠品種。關(guān)鍵字：橡膠 高彈性 特點 條件緒論：處于高彈態(tài)的橡膠類材料在小外力下就能發(fā)生100-1000%的大變形，而且形變可逆，這種寶貴性質(zhì)使橡膠材料成為國防和民用工業(yè)的重要戰(zhàn)略物資。高彈性源自于柔性大分子鏈因單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)引起的構(gòu)象熵的改變，又稱熵彈性。高彈性-聚合物（在Tg以上）處于高彈態(tài)時所表現(xiàn)出的獨特的力學性質(zhì)，又稱橡膠彈性一、橡膠高彈性的本質(zhì)原因高彈性的本質(zhì)原因和橡膠內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)系的。未經(jīng)硫化的橡膠呈細團狀，硫化后呈漁網(wǎng)狀。硫化膠由于各種交聯(lián)方式的不同

2、，硬度不同，交聯(lián)密度不同，含膠量不同等原因，表象也不相同。交聯(lián)密度高了，分子間的鍵會增加分子束的強度，這時當外力作用下，交聯(lián)鍵會給分子鏈一定的組合保護，因為分子鏈的長度不同，這時短的就會先因受力過大斷掉。就象幾條線不同長度的線很容易扯斷，但是把幾條線中間結(jié)幾個扣，就會受力更均勻一些，也更不易斷。當然交聯(lián)密度過高就會從本質(zhì)上改變橡膠大分子的特性，反而會彈性下降。二、高彈形變的特點1、形變量大，可達100%1000%（對比普通金屬彈性體的彈性形變不超過1%）；2、彈性模量低，約10-110MPa（對比金屬彈性模量，約104105MPa）。 3、高彈形變的彈性模量與溫度成正比，而金屬的彈性模量隨溫度

3、升高而下降。 4、形變過程有熱效應，絕熱拉伸（快速拉伸）時，材料會放熱而使自身溫度升高，金屬材料則相反。 5、高彈形變有力學松弛現(xiàn)象（高彈形變時分子運動需要時間），而金屬彈性體幾乎無松弛現(xiàn)象。 高彈性的本質(zhì)是熵彈性形變過程熵減，儲存能量T S ; 自發(fā)的熵增可使形變恢復，無能量損耗。三、高彈性的條件：1、柔性高，高分子鏈的柔性是出現(xiàn)高彈性的根本原因。只有在室溫下不易結(jié)晶的柔性高聚物，才有可能成為具有高彈性的橡膠2、分子鏈長，分子鏈越長，鏈段數(shù)越多，分子鏈就越柔順，熱運動越容易；分子量越大物理結(jié)點越多，鏈與鏈之間不容易滑移，有利于提高彈性。4、輕度交聯(lián)，過度的交聯(lián)會限制分子的鏈段運動，從而降低彈

4、性。四、橡膠彈性的影響因素：1、交聯(lián)與纏結(jié)效應：交聯(lián)點密度與網(wǎng)鏈密度的關(guān)系： 交聯(lián)網(wǎng)鏈間的物理纏結(jié)也是影響彈性模量的因素2、溶脹效應：溶漲度大，網(wǎng)鏈密度降低，抑制誘發(fā)結(jié)晶，模量降低。3、網(wǎng)鏈的極限生長：非高斯效應，使應力或彈性模量增加。4、應變誘發(fā)結(jié)晶：拉伸網(wǎng)鏈沿著拉伸方向取向，有序增加，利于結(jié)晶。模量增大。5、填料，填料的加入可以提高模量、拉伸強度等五、橡膠的其他性能橡膠除了高彈性還有其他性能指標，可以幫助我們根據(jù)橡膠制品使用要求選擇相應的品種。（1） 拉伸強度，試樣拉伸破壞時，原截面上單位面積所受的力（2） 扯斷伸長率，試樣拉伸破壞時，伸長部分與原長之比（3） 硬度，衡量橡膠抵抗變形的能力

5、，通常用邵氏硬度計測量（4） 撕裂強度，表征橡膠耐撕裂性的好壞例如天然橡膠（NR） 以橡膠烴（聚異戊二烯）為主，含少量蛋白質(zhì)、水分、樹脂酸、糖類和無機鹽等。 彈性大，定伸強度高，抗撕裂性和電絕緣性優(yōu)良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在綜合性能方面優(yōu)于多數(shù)合成橡膠。缺點是耐氧和耐臭氧性差，容易老化變質(zhì)；耐油和耐溶劑性不好，第抗酸堿的腐蝕能力低；耐熱性不高。使用溫度范圍：約6080。 制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、電線電纜的絕緣層和護套以及其他通用制品。特別適用于制造扭振消除器、發(fā)動機減震器、機器支座、橡膠金屬懸掛元件、膜片、模壓制品。順丁橡膠（BR） 是由丁二烯聚合而成的順式結(jié)構(gòu)

6、橡膠。 優(yōu)點是：彈性與耐磨性優(yōu)良，耐老化性好，耐低溫性優(yōu)異，在動態(tài)負荷下發(fā)熱量小，易于金屬粘合。缺點是強度較低，抗撕裂性差，加工性能與自粘性差。使用溫度范圍：約60100。 一般多和天然橡膠或丁苯橡膠并用，主要制作輪胎胎面、運輸帶和特殊耐寒制品。丁苯橡膠（SBR） 丁二烯和苯乙烯的共聚體。 性能接近天然橡膠，是目前產(chǎn)量最大的 通用合成橡膠，其特點是耐磨性、耐老化和耐熱性超過天然橡膠，質(zhì)地也較天然橡膠均勻。 缺點是：彈性較低，抗屈撓、抗撕裂性能較差；加工性能差，特別是自粘性差、生膠強度低。 使用溫度范圍：約50100。 主要用以代替天然橡膠制作輪胎、膠板、膠管、膠鞋 及其他通用制品。六、如何改善

7、橡膠的耐熱性和耐寒性，即擴大其使用溫度的范圍。在高于一定溫度時，橡膠由于老化而失去彈性； 在低于一定溫度時，橡膠由于玻璃化而失去彈性。1、改善高溫耐老化性能，提高耐熱性（1）改變橡膠的主鏈結(jié)構(gòu)(a)主鏈不含雙鍵;(b)主鏈上含雙鍵較少的丁基橡膠（異丁烯與異戊二烯）;(c)主鏈上含S原子的聚硫橡膠;(d)主鏈上含有O原子的聚醚橡膠;(e)主鏈上均為非碳原子的二甲基硅橡膠;（2）改變?nèi)〈Y(jié)構(gòu)*帶有供電子取代基的橡膠易氧化：天然橡膠、丁苯橡膠*帶有吸電子取代基的橡膠不易氧化：氯丁橡膠、氟橡膠（3）改變交聯(lián)鏈的結(jié)構(gòu)原則：含硫少的交聯(lián)鏈鍵能較大，耐熱性好，如果交聯(lián)鍵是C-C或C-O，鍵能更大，耐熱性更

8、好。（氯丁橡膠用ZnO硫化交聯(lián)鍵為-C-O-C-，天然橡膠用過氧化物或輻射交聯(lián)，交聯(lián)鍵為-C-C-）2、降低玻璃化溫度，改善耐寒性任何增加分子鏈的活動性，削弱分子間相互作用的措施都會使玻璃化溫度下降，任何降低聚合物結(jié)晶能力和結(jié)晶速度的措施均會增加聚合物的彈性，提高耐寒性（因為結(jié)晶就是高分 子鏈或鏈段規(guī)整排列，它會大大增加分子間相互作 用力，使聚合物強度增加，彈性下降）加增塑劑：削弱分子間作用力如氯丁膠Tg-45，加葵二酸二丁酯 Tg（-80） 可使其的 Tg-62；如用磷酸三甲酚酯（-64）可使其Tg-57?？梢娫鏊苄Ч粌H與增塑劑結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與它本身Tg有關(guān)，增塑劑的越低，則增塑聚合物的 也越低。（2）共聚聚苯乙烯有大的側(cè)基，所以主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)難，較剛性， Tg高于室溫，但共聚后的丁苯橡膠為-53，聚丙烯晴有極性，所以主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)難，較剛性，Tg高于室溫，用丁二烯與丙烯晴共聚后的丁睛橡膠為-42（3）降低聚合物結(jié)晶能力線型聚乙烯分子鏈很柔，Tg很低，但由于規(guī)整度 高，所以結(jié)晶，聚乙烯難以當橡膠用，引入體積 較小的非極性取代基甲基來破壞其聚乙烯分子鏈 的規(guī)整性，從而破壞其結(jié)晶性，這就是乙烯與丙 烯共聚橡膠Tg =-60。通過破壞鏈的規(guī)整性來降