【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于材料中的裂紋或裂口受力時(shí)迅速擴(kuò)大而導(dǎo)致破壞的現(xiàn)象，一般是沿著分子鏈數(shù)目最小，即阻力最小的途徑發(fā)展。主要與橡膠應(yīng)力 應(yīng)變曲線的形狀和粘彈性有關(guān)。與橡膠品種、硫化體系、軟化劑均有關(guān)系。 配方設(shè)計(jì)與硫化膠物理性能的關(guān)系 一 .拉伸強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度表征制品能夠抵抗拉伸破壞的極限能力 橡膠的拉伸強(qiáng)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 IRSBS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(qiáng)度比慢速形變時(shí)高 。高溫下測(cè)試的拉伸強(qiáng)度 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低與室溫下的拉伸強(qiáng)度 . 硫化體系的影響 對(duì)常用的軟質(zhì)硫化膠而言 ,欲通過(guò)硫化體系提高 拉伸強(qiáng)度時(shí) ,應(yīng)采用硫磺 促進(jìn)劑的傳統(tǒng)硫化體系 ,并適當(dāng)提高硫磺用量 .同時(shí)促進(jìn)劑選用噻唑類如 M,DM 與胍類并用 ,并適當(dāng)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(bǔ)強(qiáng)效果越好 . *結(jié)晶型 (如天然橡膠 )為基礎(chǔ)的硫化膠 ,拉伸強(qiáng)度隨填充劑用量增大 ,可出現(xiàn)單調(diào)下降 . *非結(jié)晶型 (如丁苯橡膠 )為基礎(chǔ)的硫化膠 ,拉伸強(qiáng)度隨填充劑用量增大而增大 ,達(dá)到最大值 ,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(chǔ)的硫化膠 ,拉伸強(qiáng)度隨填充劑用量增大而增大 ,達(dá)到最大值后可以保持不變 . *對(duì)熱塑型彈性體而言 ,填充劑使其拉伸強(qiáng)度降低 . *一般情況下 ,軟質(zhì)橡膠的碳黑用量在 4060 份時(shí) ,硫化膠的拉伸性能比較好 . 軟化體系的影響 總的來(lái)說(shuō) ,加入軟化劑會(huì)降低硫化橡膠的拉伸強(qiáng)度 .但軟化劑數(shù)量不超過(guò) 5 份時(shí) ,硫化橡膠的拉伸強(qiáng)度有可能增大 .因?yàn)楹猩倭寇浕瘎?,可以使碳黑的分散效果好 . *芳?xì)溆蛯?duì)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(qiáng)度影響小 .用量 515份 *石蠟油對(duì)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(qiáng)度影響大 . *對(duì)極性的不飽和橡膠 (如丁晴橡膠 ,氯丁橡膠 ),最好采用芳?xì)溆秃王ヮ愜浕瘎?(如 DBP,DOP 等 ) 提高硫化膠拉伸強(qiáng)度的其他方法 : *橡膠和某些樹(shù)脂共混 。如天然膠 ,丁苯橡膠和高苯乙烯樹(shù)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(xué)改性 . *填料的改性 ==使用表面活性劑或偶聯(lián)劑 . 二 .撕裂強(qiáng)度 是由于材料中的裂紋或裂口受力時(shí)迅速擴(kuò)大開(kāi)裂而導(dǎo)致破壞的現(xiàn)象 . 各種橡膠 (硫化膠 )的撕裂強(qiáng)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 CSMSBS 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(qiáng)度和硫化體系的關(guān)系 : *撕裂強(qiáng)度和交聯(lián)密度的關(guān)系有一個(gè)極大值 ,一般隨交聯(lián)密度的增加 ,撕裂強(qiáng)度增大 ,并出現(xiàn)一個(gè)極大值 。然后隨交聯(lián)密度的增加 ,撕裂強(qiáng)度急劇下降 .和拉伸強(qiáng)度類似，但最佳撕裂強(qiáng)度的交聯(lián)密度不拉伸強(qiáng)度達(dá)到最佳值的交聯(lián)密度要低。 *應(yīng)采用硫磺 促進(jìn)劑的傳統(tǒng)硫化體系 ,硫磺用量 份 . *促進(jìn)劑選用中等活性 ,平坦性好的品種 ,如 DM,CZ 等 。過(guò)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(shí) ,撕裂強(qiáng)度明顯降低 .但過(guò)硫影響不大 . 撕裂強(qiáng)度和填充體系的關(guān)系 : *隨碳黑粒徑的減小，撕裂強(qiáng)度增加。 *結(jié)構(gòu)度低的碳黑對(duì)撕裂強(qiáng)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(qiáng)度增大。 *在丁苯橡膠中增加高耐磨碳黑的用量（ 6070 份），出現(xiàn)最大值，然后逐漸下降。 *一般合成橡膠特別是丁基橡膠，使用碳黑補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，都可以明顯的提高撕裂強(qiáng)度。 *使用各向同性的補(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)度。 *而使用各向異性的補(bǔ)強(qiáng)填充劑，如陶土，碳酸鎂等則不能獲得較高的撕裂強(qiáng)度。 *某些偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)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(qiáng)度。 軟化體系對(duì)撕裂強(qiáng)度的影響 *通常加入軟化劑會(huì)使硫化膠的撕裂強(qiáng)度降低，尤其是石蠟油對(duì)丁苯橡膠硫化膠的撕裂強(qiáng)度極為不利。而芳?xì)溆蛣t可以保證丁苯橡膠硫化膠的撕裂強(qiáng)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(shí)，應(yīng)使用芳?xì)浜扛哂?5060%的高芳?xì)溆?，而不能使用石蠟油? 三 .定伸 應(yīng)力和硬度 高定伸應(yīng)力橡膠 :氯丁橡膠 ,丁晴橡膠 ,聚氨酯橡膠 ,結(jié)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(lián)密度增加 ,定伸應(yīng)力和硬度也隨之直線上升 . 交聯(lián)密度的大小通常是通過(guò)調(diào)整硫化體系中的硫化劑 ,促進(jìn)劑 ,助硫化劑 ,活性劑等配合劑的品種和用量類實(shí)現(xiàn) . 有的促進(jìn)劑只有一種功能 ,有的促進(jìn)劑具有多種功能 。如秋蘭姆類 ,胍類和次磺酰胺類促進(jìn)劑的活性很高 .其硫化膠的定伸應(yīng)力也比較高 . TMTD 具有多種功能 ,兼有活化 ,促進(jìn)及硫化作用 ,因此 TMTD 可以有效的提高定伸應(yīng)力 . 在配方設(shè)計(jì)中 ,為了 保持硫化膠定伸應(yīng)力恒定不變 ,需要減少多硫鍵含量而減少硫磺用量時(shí) ,應(yīng)當(dāng)增加促進(jìn)劑用量 .使硫磺用量和促進(jìn)劑用量之積 (硫磺數(shù)量 *促進(jìn)劑用量 )保持恒定 . 填充體系和定伸應(yīng)力的關(guān)系 : *不同類型的填料對(duì)硫化膠定伸應(yīng)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(yīng)力和硬度提高的幅度較大 .隨填料用量的增加 ,定伸應(yīng)力和硬度也隨之增大 . *結(jié)構(gòu)性高的碳黑其定伸應(yīng)力也高 . *一般來(lái)說(shuō) ,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 : 硫化膠的耐磨耗性與拉伸強(qiáng)度 ,定伸應(yīng)力 ,撕裂強(qiáng)度 ,疲勞性能以及粘彈性能有關(guān) . 定伸應(yīng)力對(duì)不同類型的磨耗有不同的影響 .定伸應(yīng)力高時(shí) ,摩擦表面上的凸它壓入橡膠深度小 ,抗變形能力強(qiáng) ,摩擦系數(shù)小 ,而且橡膠表面剛性大 ,不易打皺而引起卷曲 ,對(duì)磨損磨耗和卷曲磨耗有利 . 提高硫化膠的彈性 ,耐磨耗性也會(huì)隨之提高 . 膠種的影響 : *在通用的二烯類橡膠中 ,其硫化膠的耐磨耗性如下 : *順丁橡膠 溶聚丁苯橡膠 乳聚丁苯橡膠 天然橡膠 異戊橡膠 順丁 橡膠硫化膠的耐磨耗性隨順式鏈節(jié) (1,4 結(jié)構(gòu) )含量的增加而提高 *丁苯橡膠彈性 ,拉伸強(qiáng)度 ,撕裂強(qiáng)度都不如天然橡膠 ,但卻優(yōu)于天然橡膠 . 丁苯橡膠耐磨耗性隨分子量的增加而提高 . 丁晴橡膠硫化膠的耐磨耗性比異戊橡膠好 ,其耐磨性隨丙烯晴含量增加而提高 .羧基丁晴膠耐磨耗性好 . 乙丙橡膠硫化膠的耐磨耗性 ,和丁苯橡膠相當(dāng) ,隨生膠門尼粘度的提高 ,其耐磨耗性也隨之提高 . 丁基橡膠硫化膠的耐磨耗性 ,在 20 度時(shí)和異戊橡膠相近 。但當(dāng)溫度升至 100 度時(shí) ,耐磨耗性急劇降低 .丁基橡膠采用高溫混煉時(shí) ,硫化膠的耐磨耗性顯著提高 . 以 氯磺化聚乙烯為基礎(chǔ)的硫化膠 ,具有較高的耐磨耗性 ,高溫下的耐磨耗也好 . 丙烯酸酯橡膠為基礎(chǔ)的硫化膠 ,比丁晴橡膠硫化膠稍微差一點(diǎn) 聚氨酯橡膠是所有橡膠中在常溫下耐磨耗性最好的一種 .在高溫下耐磨耗性急劇下降 . 膠種 : 磨耗量 /MG PUR NBR 44 CR: 280 NR 146 SBR 177 IIR 205 硫化體系和耐磨耗性的關(guān)系 硫化膠的耐磨耗性隨硫化劑用量增大有一個(gè)最大值 ,耐磨耗性達(dá)到最佳狀態(tài)時(shí)的最佳硫化程度 ,隨碳黑用量增大及結(jié)構(gòu)性提高而降低 . 一般硫磺 +促進(jìn)劑 CZ 體系的耐磨耗性比較好 . 以 DTDM+硫磺 (低于 份 )+促進(jìn)劑 NOBS 體系硫化膠耐磨耗性和其他力學(xué)性能比較好 以硫磺 +CZ(主促進(jìn)劑 )+TMTD+DM+D(副促進(jìn)劑 )硫化天然膠時(shí) ,硫磺用量 份 . 以順丁膠為主的膠料 ,硫磺用量為 份 . 填充體系和耐磨耗性的關(guān)系 通常硫化膠的耐磨耗性隨碳黑粒徑減小，表面活性和分散性的增加而提高。 在 EPDM 膠料中添加 50 質(zhì)量份的 SAF 和 ISAF 碳黑的硫化膠，其耐磨耗性比填充等量 FEF 碳黑的耐磨性提高一倍。 各種橡膠的最佳填充量： BR》充油 SBR》不充油 SBR》 IR》 NR 用硅烷偶聯(lián)劑處理的白碳黑也可以提高硫化膠的耐磨耗性。 軟化劑對(duì)硫化橡膠耐磨耗性的影響 通常在膠料中加入軟化劑能降低硫化膠的耐磨耗性。 充油丁苯橡膠（ SBR1712）的硫化膠耐磨耗性比 SBR1500 高 12 倍。 總的來(lái)說(shuō)，在天然 橡膠中和丁苯橡膠中采用芳徑油，對(duì)耐磨耗的損失較小。 耐磨耗性與防護(hù)體系的關(guān)系 在疲勞磨耗的條件下，膠料中添加防老劑可以提高硫化膠的耐磨耗性。 防老劑最好選用能防止疲勞老化的品種，具有優(yōu)異的防臭老化的對(duì)苯二胺類防老劑，尤其是 1019NA，效果突出。防老劑 H， DPPD 也有防止疲勞老化的效果，但因?yàn)閲娝拗破涫褂? 防老劑 D 對(duì) NR 也有防止疲勞老化的效果。但對(duì) SBR 無(wú)效。 在 SBR 中，防老劑 IPPO 對(duì)其疲勞老化有防護(hù)效果。 除 N010NA 外， UOP588（ 6PPD）， DTPD， DPPD/H 等也均有一定的防止疲 勞老化的效果。 五 .彈性 在通用橡膠中 ,順丁橡膠，天然橡膠的彈性最好 . 為降低天然橡膠的結(jié)晶能力 ,在天然橡膠中并用順丁橡膠 ,可以使硫化膠的彈性增加 . 彈性和硫化體系的關(guān)系 隨交聯(lián)密度的增加 ,硫化膠彈性增大 ,并出現(xiàn)最大值 ,交聯(lián)密度繼續(xù)增大 ,彈性則呈下降趨勢(shì) .適當(dāng)提高硫化程度對(duì)彈性有利 ,也就是說(shuō)硫化劑和促進(jìn)劑的用量可以適當(dāng)增加 . 高彈性硫化體系的配合 .選用硫磺 +次磺酰胺例如 S:CZ=2: 或硫磺 /胍類 S:DOTG=4: 彈性和填充體系的關(guān)系 橡膠的彈性完全是橡膠分子提供的 ,所以提高 含膠率是提供高彈性的最直接最有效的方法 .但為了降低成本 ,還要選用適當(dāng)?shù)奶盍?. 碳黑粒徑越小 ,表面活性越大 ,補(bǔ)強(qiáng)性能越好的碳黑 ,對(duì)硫化膠的彈性越不利 橡膠的分類 橡膠品種很多，分類方法也不統(tǒng)一 1 ）按材料來(lái)源可分為 天然橡膠 (Natural Rubber) 和 合成橡膠 (Synthetic Rubber) 兩大類。 2 ）按其性能和用途可分為 通用橡膠 (Universal Rubber) 和 特種橡膠 (Specialty Rubber Eastomer) 兩大類。 凡是性能與天然橡膠相同或接近，物理性能和加工性能較好，能廣泛用于輪胎和其它一般橡膠制品的橡膠稱為通用橡膠。通用橡膠有：天然橡膠（ NR ）、 丁苯橡膠（ SBR ） 、 順丁橡膠（聚丁二烯橡膠， BR ） 、 異戊橡膠（聚異戊二烯橡膠， IR ） 凡是具有特殊性能，專供耐熱、耐寒、耐化學(xué)腐蝕、耐油、耐溶劑、耐輻射等特殊性能橡膠制品使用的稱為特種橡膠。特種橡膠有： 丁腈橡膠（ NBR ） 、 硅橡膠 、氟橡膠、聚氨酯橡膠、聚硫橡膠、聚丙烯酸酯橡膠（ UR ）、氯醚橡膠、氯化聚乙烯橡膠（ CPE ）、氯 磺化聚乙烯（ CSM ）、丁吡橡膠等。 實(shí)際上，通用橡膠和特種橡膠之間并無(wú)嚴(yán)格的界限，如乙丙橡膠兼具上述兩方面的特點(diǎn)。通用橡膠與特種橡膠之間的有： 氯丁橡膠（ CR ） 、 乙丙橡膠（ EPDM ） 、 丁基橡膠（ IIR ） 3) 熱塑性橡膠： SBS 熱塑性橡膠 丁苯橡膠 (StyreneButadiene Rubber,SBR) 理化性能 丁苯橡膠（ SBR ）的數(shù)均分子量為 ～ 4*10 5 ，重均分子量為 2 ～ 10*10 5 ，通用丁苯橡膠的玻 璃化溫度為 55℃ ，結(jié)合苯乙烯量大的丁苯橡膠玻璃化溫度高。 SBR 依其結(jié)合苯乙烯的多少，性質(zhì)有所差異。 SBR 具有較好的綜合性能，它的機(jī)械性能、加工性能和制品使用性能均與天然橡