影響硫化橡膠脆性溫度的因素

 

    有幾個概念，如彈性、打擊彈性(回彈性)、彈性與模量、壓縮永久變形、扯斷永久變形等，它們之間的關系，不易表述清楚現把我個人的理解提出與大家討論。

 

    彈性——橡膠的彈性應是琿論上的一個概念，它表示橡膠分子鏈段和側基內旋轉的難易程度，或是橡膠分子鏈柔順及分子間作用力的大小。對于硫化橡膠，其彈性還與交聯網絡密度及規整性有關。

 

    彈性與扯斷永久變形——我們常說天然橡膠的彈性很好，但它的扯斷永久變形往往是很大的，這主要是天然橡膠伸長率很大，伸長過程中造成網絡的破壞及分子鏈的位移很大，斷裂后的恢復歷程長和不可恢復的部分增加。如果以定伸長的永久變形作比較，天然橡膠的永久變形就不一定很大了。

 

    打擊彈性或回彈性是在定負荷(或定能量)條件下測定的，其彈性的大小與硫化膠的交聯程度或模量有直接的關系，表述的是橡膠彈性和粘性(或吸收)的綜合。

 

    壓縮永久變形是在定變形條件下測定的，其值的大小與橡膠的彈性及恢復能力有關。

 

    一、橡膠的彈性

 

    1．橡膠的種類

 

    彈性取決于橡膠分子鏈的內旋轉難易，分子間作用力的大小。如天然膠、順丁膠、丁基膠、硅橡膠等被認為彈性好的橡膠。

 

    2．分子量的大小

 

    影響分子鏈的卷曲程度、無用未端的數量。分子量大，彈性較好。

 

    3．共聚橡膠的化學組成及結構

 

    丁苯膠、中隨苯乙烯和丙烯腈含量的增加彈性變差。乙丙橡膠中，丙烯的含量為4O～5O％時彈性最好，這時形成的共聚物是無規共聚物，如果乙烯含量超過7O％，形成較長的乙烯嵌段，長乙烯嵌段易形成結晶而使乙丙膠失去彈性。

 

    二、補強填充劑對硫化膠脆性溫度的影響

 

    非炭黑補強填充劑會損害橡膠的彈性，增大壓縮永久變形。這與在應力作用下，橡膠分子在非活性填充劑表面滑動，除去應力以后，又阻礙分子鍵的恢復有關。偶聯荊的應用可以大大地改善非補強填充劑對硫化膠彈性的影響(改善填充劑的分散性和表面活性)大多文獻資料中都說，隨著炭黑粒徑的增大，硫化膠的彈性增強，但往往忽略了填充量對硫化橡膠彈性的影響。實際上各種橡膠產品都有一定的硬度和強度要求，如單一地使用低補強性炭黑時，用量需要增大，這樣同樣會損害橡膠的彈性和恢復。在一定變形量的硫化橡膠中，填充的橡膠分子鏈的變形量要比實際變形量大，擴大的數值與填充量成比例。變形量的增大同樣會影響橡膠分子鏈的位移位置和恢復，增大永久變形。采用適當地補強劑并用和適當地混煉工藝，使混煉膠獲得理想的結構形態，可以得到高彈性的硫化橡膠。

 

    三、軟化劑和增塑劑

 

    軟化劑通常指與橡膠相容性是很好的酯類或樹脂，增塑劑指與橡膠相容性好的油或樹脂。它們既可增加橡膠的彈性(降低分子問的作用力、增加分子鏈柔順性)，又可能提高分子鏈的移動性。但是這兩種影響可以通過軟化劑、增塑劑的合理用量和并用，以及適當的加工工藝來調節，使得到彈性良好的硫化橡膠。在某些場合，可以起到特殊的效果。