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一、拉伸強度
拉伸強度表征制品能夠抵抗拉伸破壞的極限能力。
橡膠的拉伸強度:
未填充硫化膠:聚氨酯橡膠PUR>天然橡膠NR/異戊IR>氯丁橡膠CR>丁基橡膠IIR>氯磺化聚乙烯CSM>丁晴橡膠NBR/氟橡膠FKM>順丁橡膠BR>三元乙丙橡膠EPDM>丁苯橡膠SBR>丙烯酸酯橡膠ACM>氯醇橡膠CO>硅橡膠Q
填充硫化膠:聚氨酯橡膠PUR>聚酯型熱塑性彈性體>天然橡膠NR/異戊IR>SBS熱塑性彈性體>丁晴橡膠NBR/氯丁橡膠CR>丁苯橡膠SBR/三元乙丙橡膠EPDM/氟橡膠FKM>氯磺化聚乙烯CSM>丁基橡膠IIR>順丁橡膠BR/氯醇橡膠CO>丙烯酸酯橡膠ACM>硅橡膠Q
在快速形變下,橡膠的拉伸強度比慢速形變時高;高溫下測試的拉伸強度,遠遠低與室溫下的拉伸強度。
硫化體系的影響
對常用的軟質硫化膠而言,欲通過硫化體系提高拉伸強度時,應采用硫磺-促進劑的傳統(tǒng)硫化體系,并適當提高硫磺用量。同時促進劑選用噻唑類如M,DM與胍類并用,并適當增加用量。
填充體系的影響
填料的粒徑越小,比表面積越大,表面活性越大,則補果越好;
結晶型(如天然橡膠)為基礎的硫化膠,拉伸強度隨填充劑用量增大,可出現單調下降;
非結晶型(如丁苯橡膠)為基礎的硫化膠,拉伸強度隨填充劑用量增大而增大,達到值,然后下降;
低不飽和度橡膠(如三元乙丙橡膠:丁基橡膠)為基礎的硫化膠,,拉伸強度隨填充劑用量增大而增大,達到值后可以保持不變;
對熱塑性彈性體而言,填充劑使其拉伸強度降低;
一般情況下,軟質橡膠的碳黑用量在40-60份時,硫化膠的拉伸性能比較好。
軟化體系的影響
總的來說,加入軟化劑會降低硫化橡膠的拉伸強度,但軟化劑數量不超過5份時,硫化橡膠的拉伸強度有可能增大,因為含有少量軟化劑,可以使碳黑的分散效果好;
芳氫油對非極性的不飽和橡膠(異戊橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠)硫化膠的拉伸強度影響小,用量5-15份石蠟油對非極性的不飽和橡膠(異戊橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠)硫化膠的拉伸強度影響大;對極性的不飽和橡膠(如丁晴橡膠、氯丁橡膠),采用芳氫油和酯類軟化劑(如DBP、DOP等)。
提高硫化膠拉伸強度的其他方法:
橡膠和某些樹脂共混:如天然膠、丁苯橡膠和高苯乙烯樹脂共混、天然膠和聚乙烯共混、丁晴橡膠和聚氯乙烯共混、乙丙橡膠與聚丙烯共混。
橡膠的化學改性
填料的改性==>使用表面活性劑或偶聯劑。
二、撕裂強度
是由于材料中的裂紋或裂口受力時迅速擴大開裂而導致破壞的現象。
各種橡膠(硫化膠)的撕裂強度:
天然橡膠NR>聚酯型熱塑性彈性體>異戊橡膠IR>聚氨酯橡膠PUR>氯醇橡膠CO>丁晴橡膠NBR>丁基橡膠IIR>氯丁橡膠CR>氯磺化聚乙烯CSM>SBS熱塑性彈性體>順丁橡膠BR>丁苯橡膠SBR>三元乙丙橡膠EPDM>氟橡膠FKM>硅橡膠Q>丙烯酸酯橡膠ACM
撕裂強度和硫化體系的關系:
撕裂強度和交聯密度的關系有一個極大值,一般隨交聯密度的增加,撕裂強度增大,并出現一個極大值;然后隨交聯密度的增加,撕裂強度急劇下降,和拉伸強度類似,但撕裂強度的交聯密度不拉伸強度達到值的交聯密度要低。
應采用硫磺-促進劑的傳統(tǒng)硫化體系,硫磺用量2.0-3.0份;
促進劑選用中等活性,平坦性好的品種,如DM、CZ等,過硫影響大;
在天然橡膠中,如果用有效硫化體系代替普通硫化體系時,撕裂強度明顯降低,但過硫影響不大。
撕裂強度和填充體系的關系:
隨碳黑粒徑的減小,撕裂強度增加;
結構度低的碳黑對撕裂強度的提高有利;
在天然橡膠中增加高耐磨碳黑的用量,可以使撕裂強度增大;
在丁苯橡膠中增加高耐磨碳黑的用量(60-70份),出現值,然后逐漸下降;
一般合成橡膠特別是丁基橡膠,使用碳黑補強時,都可以明顯的提高撕裂強度;
使用各向同性的補強填充劑,如碳黑,白碳黑,白艷華,立德粉和氧化鋅等,可以獲得較高的撕裂強度;
而使用各向異性的補強填充劑,如陶土,碳酸鎂等則不能獲得較高的撕裂強度;
某些偶聯劑改性的無機填料,如用羧化聚丁二烯CPB改性的碳酸鈣,氫氧化鋁,也能提高丁苯橡膠的撕裂強度。
軟化體系對撕裂強度的影響
通常加入軟化劑會使硫化膠的撕裂強度降低,尤其是石蠟油對丁苯橡膠硫化膠的撕裂強度極為不利。而芳氫油則可以保證丁苯橡膠硫化膠的撕裂強度;
采用石油系軟化劑作為丁晴橡膠和氯丁橡膠的軟化劑時,應使用芳氫含量高于50-60%的高芳氫油,而不能使用石蠟油。
三、定伸應力和硬度
高定伸應力橡膠:氯丁橡膠、丁晴橡膠、聚氨酯橡膠、結晶型橡膠如天然橡膠等;
不論是純膠硫化還是填充硫化膠,隨交聯密度增加,定伸應力和硬度也隨之直線上升;
交聯密度的大小通常是通過調整硫化體系中的硫化劑、促進劑、助硫化劑、活性劑等配合劑的品種和用量類實現;
有的促進劑只有一種功能,有的促進劑具有多種功能:如秋蘭姆類、胍類和次磺酰胺類促進劑的活性很高,其硫化膠的定伸應力也比較高;
TMTD具有多種功能,兼有活化,促進及硫化作用,因此TMTD可以有效的提高定伸應力;
在配方設計中,為了保持硫化膠定伸應力恒定不變,需要減少多硫鍵含量而減少硫磺用量時,應當增加促進劑用量,使硫磺用量和促進劑用量之積(硫磺數量*促進劑用量)保持恒定。
填充體系和定伸應力的關系:
不同類型的填料對硫化膠定伸應力和硬度的影響是不同的:粒徑小,活性大的填料,硫化膠定伸應力和硬度提高的幅度較大,隨填料用量的增加,定伸應力和硬度也隨之增大;
結構性高的碳黑其定伸應力也高;
一般來說,硫化膠的硬度隨填料用量的增加而增大。
四、磨耗
耐磨耗性表征硫化膠抵抗摩擦力作用下因表面破壞而使材料損耗的能力:橡膠的磨耗主要以下三種形式:
1.磨損磨耗
2.疲勞磨耗
3.卷曲磨耗
硫化膠的耐磨耗性與拉伸強度、定伸應力、撕裂強度、疲勞性能以及粘彈性能有關;
