橡胶成品的高弹性
处于高弹态的橡胶类资料在小外力下就能发生100-1000%的大变形,并且形变可逆,这种名贵性质使橡胶资料变成国防和民用工业的首要战略物资。高弹性源自于柔性大分子链因单键内旋转导致的构象熵的改动,又称熵弹性。高弹性------聚合物(在Tg以上)处于高弹态时所表现出的共同的力学性质,又称橡胶弹性
一、橡胶高弹性的实质要素
高弹性的实质要素和橡胶内部的分子构造有联系的。未经硫化的橡胶呈细团状,硫化后呈渔网状。硫化胶由于各种交联方式的不一样,硬度不一样,交联密度不一样,含胶量不一样等要素,表象也不相同。交联密度高了,分子间的键会添加分子束的强度,这时当外力作用下,交联键会给分子链必定的组合维护,由于分子链的长度不一样,这时短的就会先因受力过大断掉。就象几条线不一样长度的线很简单扯断,可是把几条线中心结几个扣,就会受力更均匀一些,也更不易断。当然交联密度过高就会从实质上改动橡胶大分子的特性,反而会弹性下降。
二、高弹形变的特色
1、形变量大,可达100%~1000%(比照通常金属弹性体的弹性形变不超越1%);
2、弹性模量低,约10-1~10MPa(比照金属弹性模量,约104~105MPa)。
3、高弹形变的弹性模量与温度成正比,而金属的弹性模量随温度添加而下降。
4、形变进程有热效应,绝热拉伸(迅速拉伸)时,资料会放热而使自身温度添加,金属资料则相反。
5、高弹形变有力学松懈景象(高弹形变时分子运动需求时刻),而金属弹性体简直无松懈景象。
高弹性的实质是熵弹性形变进程熵减,贮存能量T △ S ; 自觉的熵增可使形变康复,无能量损耗。
三、高弹性的条件:
1、柔性高,高分子链的柔性是出现高弹性的根本要素。只要在室温下不易结晶的柔性高聚物,才有可能变成具有高弹性的橡胶
2、分子链长,分子链越长,链段数越多,分子链就越和婉,热运动越简单;分子量越大物理结点越多,链与链之间不简单滑移,有利于进步弹性。
4、轻度交联,过度的交联会约束分子的链段运动,然后下降弹性。
四、橡胶弹性的影响要素:
1、交联与缠结效应:
交联点密度与网链密度的联系:
交联网链间的物理缠结也是影响弹性模量的要素
2、溶胀效应:溶涨度大,网链密度下降,按捺诱发结晶,模量下降。
3、网链的极限成长:非高斯效应,使应力或弹性模量添加。
4、应变诱发结晶:拉伸网链沿着拉伸方向取向,有序添加,利于结晶。模量增大。
5、填料,填料的参加能够进步模量、拉伸强度等
五、橡胶的别的功能
橡胶除了高弹性还有别的功能指标,能够协助我们依据橡胶成品运用要求挑选相应的种类。
(1)拉伸强度,试样拉伸损坏时,原截面上单位面积所受的力
(2)扯断伸长率,试样拉伸损坏时,伸长有些与原长之比
(3)硬度,衡量橡胶反抗变形的才能,通常用邵氏硬度计丈量
(4)撕裂强度,表征橡胶耐撕裂性的好坏
例如天然橡胶(NR)以橡胶烃(聚异戊二烯)为主,含少数蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。 弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优秀,耐磨性和耐旱性杰出,加工性佳,易于其它资料粘合,在归纳功能方面优于大都合成橡胶。缺陷是耐氧和耐臭氧性差,简单老化蜕变;耐油和耐溶剂性欠好,第抗酸碱的腐蚀才能低;耐热性不高。运用温度规模:约-60℃~+80℃。 制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及别的通用成品。格外适用于制作扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶-金属悬挂元件、膜片、模压成品。
顺丁橡胶(BR)是由丁二烯聚合而成的顺式构造橡胶。 长处是:弹性与耐磨性优秀,耐老化性好,耐低温性优良,在动态负荷下发热量小,易于金属粘合。缺陷是强度较低,抗撕裂性差,加工功能与自粘性差。运用温度规模:约-60℃~+100℃。 通常多和天然橡胶或丁苯橡胶并用,首要制作轮胎胎面、运输带和特别耐寒成品。
丁苯橡胶(SBR)丁二烯和苯乙烯的共聚体。 功能挨近天然橡胶,是目前产值最大的 通用合成橡胶,其特色是耐磨性、耐老化和耐热性超越天然橡胶,质地也较天然橡胶均匀。 缺陷是:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂功能较差;加工功能差,格外是自粘性差、生胶强度低。运用温度规模:约-50℃~+100℃。 首要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及别的通用成品。
六、怎么改进橡胶的耐热性和耐寒性,即扩展其运用温度的规模。
在高于必定温度时,橡胶由于老化而失掉弹性;在低于必定温度时,橡胶由于玻璃化而失掉弹性。
1、改进高温耐老化功能,进步耐热性(1)改动橡胶的主链构造
(a)主链不含双键;
(b)主链上含双键较少的丁基橡胶(异丁烯与异戊二烯);
(c)主链上含S原子的聚硫橡胶;
(d)主链上含有O原子的聚醚橡胶;
(e)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶;
(2)改动替代基构造
(3)改动交联链的构造
原则:含硫少的交联链键能较大,耐热性好,假如交联键是C-C或C-O,键能更大,耐热性非常好。(氯丁橡胶用ZnO硫化交联键为-C-O-C-,天然橡胶用过氧化物或辐射交联,交联键为-C-C-)
2、下降玻璃化温度,改进耐寒性
任何添加分子链的活动性,削弱分子间彼此作用的办法都会使玻璃化温度下降,
任何下降聚合物结晶才能和结晶速度的办法均会添加聚合物的弹性,进步耐寒性(由于结晶即是高分子链或链段规整摆放,它会大大添加分子间彼此作用力,使聚合物强度添加,弹性下降)
加增塑剂:削弱分子间作用力
如氯丁胶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℃。
可见增塑作用不只与增塑剂构造有关,还与它本身Tg有关,增塑剂的越低,则增塑聚合物的也越低。
(2)共聚
聚苯乙烯有大的侧基,所以主链内旋转难,较刚性,Tg高于室温,但共聚后的丁苯橡胶为-53℃,聚丙烯晴有极性,所以主链内旋转难,较刚性,Tg高于室温,用丁二烯与丙烯晴共聚后的丁睛橡胶为-42℃
(3)下降聚合物结晶才能
线型聚乙烯分子链很柔,Tg很低,但由于规整度高,所以结晶,聚乙烯难以当橡胶用,引进体积较小的非极性替代基甲基来损坏其聚乙烯分子链的规整性,然后损坏其结晶性,这即是乙烯与丙烯共聚橡胶Tg =-60℃。
经过损坏链的规整性来下降聚合物结晶才能,改进了弹性但副作用是有损于强度。
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