橡胶知识归总

2022-08-04  来自: 西安方盛密封 浏览次数:82

1、橡胶的分子量及分子量分布。

橡胶是一种高弹性的高分子化合物(分子量一般在10万以上),因而具有其它材料所没有的高弹性.因而也称为弹性体。

橡胶的许多性质随分子量的增加而变化。

(1)含有大量低分子量组分的橡胶,具有较低的软化点,在软化状态时有较高的塑性。

(2)高分子量组分占多数的橡胶,则具有较高的强度、韧性和弹性,软化点也较高,但塑性较小。

3)分子量较高而分布又很窄的橡胶,虽然强度等性能较高,但炼胶、成型等工艺加工困难,且加工能耗大。

2、橡胶的特点。

(1)高弹性:橡胶的弹性模量小,一般在19.MPa。伸长变形大,伸长率可高达1000,仍表现有可恢复的特性,并能在很宽的温度(-50~150)范围内保持有弹性。

2)粘弹性:橡胶是粘弹性体。由于大分子间作用力的存在,使橡胶受外力作用。产生形变时受时间、温度等条件的影响,表现有明显的应力松驰和蠕变现象。

()缓冲减震作用:橡胶对声音及振动和传播有缓和作用,可利用这一特点来防除噪音和振动。

4)电绝缘性:橡胶和塑料一样是电绝缘材料,天然橡胶和丁基橡胶和体积电阻率可达到115Ωcm以上。 

(5)温度依赖性:高分子材料一般都受温度影响。橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆,在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧。

6)具有老化现象:如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样,橡胶也会因环境条件的变化而发生老化,使性能变坏,使寿命缩短。

7)硫化:橡胶加入硫黄或其它能使橡胶硫化(或称交联)的物质,使橡胶大分子交联成空间网状结构,才能得到具有使用价值的橡胶制品。

3、橡胶的分类。

(1)天然橡胶(N)成分以橡胶烃(聚异戊二烯)为主,含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。优点是弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳,易于其它材料粘合,在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差,容易老化变质;耐油和耐溶剂性不好,抵抗酸碱的腐蚀能力低;耐热性不高。使用温度范围:-60℃ ~80 用途:制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶-金属悬挂元件、膜片、模压制品。

2)丁苯橡胶(SBR)成分丁二烯和苯乙烯的共聚体。性能接近天然橡胶,是目前产量的通用合成橡胶,其优点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶,质地也较天然橡胶均匀。缺点:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂性能较差;加工性能差,特别是自粘性差、生胶强度低。使用温度范围:约-50℃ ~+100℃ 用途主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。

(3)顺丁橡胶(BR:成分是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。优点是:弹性与耐磨性优良,耐老化性好,耐低温性优异,在动态负荷下发热量小,易于金属粘合。缺点是强度较低,抗撕裂性差,加工性能与自粘性差。使用温度范围:约-60℃ ~100 用途一般多和天然橡胶或丁苯橡胶并用,主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。

4)异戊橡胶(R)成分是由异戊二烯单体聚合而成的一种顺式结构橡胶。化学组成、立体结构与天然橡胶相似,性能也非常接近天然橡胶,故有合成天然橡胶之称。它具有天然橡胶的大部分优点,耐老化优于天然橡胶,弹性和比天然橡胶稍低,加工性能差,成本较高。使用温度范围:约-50℃ +100℃ 用途可代替天然橡胶制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带以及其他通用制品。

5)氯丁橡胶(CR):成分是由氯丁二烯做单体乳液聚合而成的聚合体。这种橡胶分子中含有氯原子,优点是与其他通用橡胶相比:它具有优良的抗氧、抗臭氧性,不易燃,着火后能自熄,耐油、耐溶剂、耐酸碱以及耐老化、气密性好等优点;其物理机械性能也比天然橡胶好,故可用作通用橡胶,也可用作特种橡胶。主要缺点是耐寒性较差,比重较大、相对成本高,电绝缘性不好,加工时易粘滚、易焦烧及易粘模。此外,生胶稳定性差,不易保存。使用温度范围:约-45 ~+100 用途主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的电缆护套及各种防护套、保护罩;耐油、耐化学腐蚀的胶管、胶带和化工衬里;耐燃的地下采矿用橡胶制品,以及各种模压制品、密封圈、垫、粘结剂等。

6)乙丙橡胶(EP\EPM):成分乙烯和丙烯的共聚体,一般分为二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶。优点是抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异,居通用橡胶之首。电绝缘性、耐化学性、冲击弹性很好,耐酸碱,比重小,可进行高填充配合。耐热可达150 ,耐极性溶剂-酮、酯等,但不耐脂肪烃和芳香烃,其他物理机械性能略次于天然橡胶而优于丁苯橡胶。缺点是自粘性和互粘性很差,不易粘合。使用温度范围:-50 ~150℃ 用途主要用作化工设备衬里、电线电缆包皮、蒸汽胶管、耐热运输带、汽车用橡胶制品及其他工业制品。

7)丁基橡胶(IIR:成分是异丁烯和少量异戊二烯或丁二烯的共聚体。优点是气密性好,耐臭氧、耐老化性能好,耐热性较高,长期工作温度可在130℃ 下;能耐无机强酸(如硫酸、硝酸等)和一般有机溶剂,吸振和阻尼特性良好,电绝缘性也非常好。缺点是弹性差,加工性能差,硫化速度慢,粘着性和耐油性差。使用温度范围:约-40℃ ~+120 用途主要用作内胎、水胎、气球、电线电缆绝缘层、化工设备衬里及防震制品、耐热运输带、耐热老化的胶布制品。

(8)丁晴橡胶(NBR):成分是丁二烯和丙烯晴的共聚体。优点是耐汽油和脂肪烃油类的性能特别好,仅次于聚硫橡胶、丙烯酸酯和氟橡胶,而优于其他通用橡胶。耐热性好,气密性、耐磨及耐水性等均较好,粘结力强。缺点是耐寒及耐臭氧性较差,及弹性较低,耐酸性差,电绝缘性不好,耐极性溶剂性能也较差。使用温度范围:约-30 ~+100℃ 。用途主要用于制造各种耐油制品,如胶管、密封制品等。

9)氢化丁晴橡胶(HBR):成分丁二烯和丙烯晴的共聚体。它是通过全部或部分氢化NBR的丁二烯中的双键而得到的。其优点是机械强度和耐磨性高,用过氧化物交联时耐热性比NBR,其他性能与丁晴橡胶一样。缺点是价格较高。使用温度范围:约-30℃ ~+150 用途主要用于耐油、耐高温的密封制品。

(10)硅橡胶(Q):成分为主链含有硅、氧原子的特种橡胶,其中起主要作用的是硅元素。其主要优点是既耐高温(30℃ )又耐低温(低-100 ,是目前扥艾寒、耐高温橡胶;同时电绝缘性优良,对热氧化和臭氧的稳定性很高,化学惰性大。缺点是机械强度较低,耐油、耐溶剂和耐酸碱性差,较难硫化,价格较贵。使用温度:-60 ~+200℃ 用途主要用于制作耐高低温制品(胶管、密封件等)、耐高温电线电缆绝缘层,由于其,还用于食品及医疗工业。

(11)氟橡胶(FPM):成分是由含氟单体共聚而成的有机弹性体。其优点耐温高可达300 ,耐酸碱,耐油性是耐油橡胶中的,抗辐射、耐高真空性能好;电绝缘性、机械性能、耐化学腐蚀性、耐臭氧、耐大气老化性均优良。缺点是加工性差,价格昂贵耐寒性差,弹性透气性较低。使用温度范围:-0 ~+200 用途主要用于国防工业制造飞机、火箭上的耐真空、耐高温、耐化学腐蚀的密封材料、胶管或其他零件及汽车工业。

(2)聚氨酯橡胶(AU\U):成分有聚酯(或聚醚)与二异氰酸酯类化合物聚合而成的弹性体。其优点是耐磨性好,在各种橡胶中是的;强度高、弹性好、耐油性优良。耐臭氧、耐老化、气密性等也优异。缺点是耐温性能较差,耐水和耐碱性差,耐芳香烃、氯化烃及酮、酯、醇类等溶剂性较差。使用温度范围:-30℃ +80℃ 。用途制作轮胎紧挨由零件、垫圈、防震制品,以及耐磨、高强度和耐油的橡胶制品。

(13)丙烯酸酯橡胶(ACMAEM):成分它是丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯的聚合物。其优点是兼有良好的耐热、耐油性能,在含有硫、磷、氯添加剂的润滑油中性能稳定。同时耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外线、气密性优良。缺点是耐寒性差,不耐水,不耐蒸汽及有机和无机酸、碱。在甲醇、乙二醇、酮酯等水溶性溶液内膨胀严重。同时弹性和耐磨性差,电绝缘性差,加工性能较差。使用温度范围:约-25℃ ~+180 用途可用于制造耐油、耐热、耐老化的制品,如密封件、胶管、化工衬里等。

(14)氯磺化聚乙烯橡胶(SM:成分是聚乙烯经氯化和磺化处理后,所得到具有弹性的聚合物。 优点耐臭氧紧挨老化优良,耐候性优于其它橡胶。阻燃、耐热、耐溶剂性及耐大多数化学药品和耐酸碱性能较好。电绝缘性尚可,耐磨性与丁苯橡胶相似。缺点是抗撕裂性能差,加工性能不好。使用温度范围:约-0℃ ~+120 用途可用作臭氧发生器上的密封材料,制造耐油密封件、电线电缆包皮以及耐油橡胶制品和化工衬里。

1)氯醚橡胶(O\ECO):成分由环氧氯丙烷均聚或由环氧氯丙烷与共聚而成的聚合物。优点是耐脂肪烃及氯化烃溶剂、耐碱、耐水、耐老化性能,耐臭氧性、耐候性紧挨热性、气密性高。缺点是较低、弹性较差、电绝缘性不良。使用温度范围:约-40 ~140 用途可用作胶管、密封件、薄膜和容器衬里、油箱、胶辊,制造油封、水封等。

(16)氯化聚乙烯橡胶(CM或CPE:成分是聚乙烯通过氯取代反应制成的具有弹性的聚合物。优点性能与氯磺化聚乙烯橡胶接近,其特点是流动性好,容易加工;有优良的耐天候性、耐臭氧性和耐电晕性,耐热、耐酸碱、耐油性良好。缺点是弹性差、压缩变形较大,电绝缘性较低。使用温度范围:约-20 +120℃ 用途电线电缆护套、胶管、胶带、胶辊化工衬里等。

4、影响橡胶性能的主要因素。

(1)氧的作用

在低温时,橡胶大分子受机械力的作用,分子链被切断而形成自由基,这种自由基能迅速地与氧产生化学反应,从而使断链后自由基得到稳定。无氧(氮气保护)存在时,断链所形成的自由基可发生偶合或支化反应,此时则得不到塑炼效果。随塑炼时间增长,橡胶重量和抽出物(其中有含氧化合物)的含量不断增加。这说明氧确实参与了橡胶的化学反应。

(2)温度的作用

曲线可视为由两个曲线组成。其中C线是所谓的冷塑炼,H线相当于热塑炼。在冷塑炼阶段,分子链断裂的主要原因是由于机械力的作用。在热塑炼阶段,主要是氧化使分子链断裂。

3)机械力的作用

生胶在塑炼机械剧烈的拉伸、挤压和剪切应力的反复作用下,长链分子产生局部应力集中,致使分子链断裂,然后断链的活性自由基为氧或其他自由基受体所俘获而稳定,变成较短的分子而增加了可塑性。

随着温度的降低,生胶粘度的增加,分子滑动性降低,塑炼时遭受机械力的作用增大。当温度时,随着施加于橡胶上的总机械功的增大(如增加塑炼机械的转速),分子链降解程度就愈大。

(4)化学增塑剂的作用

使用化学塑解剂能提高塑炼效果。它在塑炼中的作用与氧相似。不同塑解剂的作用机理也各不相同。根据他们的使用温度,可分为

低温塑解剂:苯醌和偶氮苯,起自由基受体的作用,使断链的橡胶自由基稳定,从而生成较短的分子。

高温塑解剂:过氧化苯甲酰、偶氮二,高温时分解成极不稳定的自由基,促使橡胶分子生产自由基,进而氧化断链,起引发剂的作用。

高低温通用型塑解剂:硫醇及其二硫化物类、二邻苯甲酰胺二苯基二硫化物,低温通用型的塑解剂兼有上述两项功能。

5)静电作用

塑炼时,生胶受到炼胶机械的剧烈摩擦作用而产生静电。

辊筒(或转子)的金属表面与橡胶接触处所产生的平均电位差在200-6000伏特之间,甚至可达100伏特。

使辊筒与生胶间经常有电火花出现,这种放电作用使生胶表面周围的空气中的氧活化,生成原子态氧和臭氧,从而促进对橡胶分子的断链作用。

(6)硫化

硫化是橡胶制品制造工艺的后一个过程,也是橡胶制品加工中主要的物理-化学变化过程。

硫化使未硫化胶料变成硫化胶,丛而获得了必需的物理机械性能和化学性能。许多产品的质量和使用寿命,在很大程度上取决于硫化过程。橡胶硫化早用于橡胶工业时,是指橡胶与硫黄共热的相互作用过程。随着合成橡胶品种的增加和生产技术的发展,硫化方法和新型硫化剂越来越多,因此,“硫化”一词的意义也需要加以修正。

现在看来,硫化过程的实质就是把塑性的胶料变成为具有高弹性橡胶的工艺过程。该过程要经历一个结构上的转变,即柔软的长链状橡胶分子在特定条件下变成为空间网状结构的过程,这个过程亦称为交联作用。

橡胶的硫化历程可分为四个阶段:即焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。

焦烧阶段:是热硫化开始前的延迟作用时间段,相当于硫化过程的诱导期,这段时间称为焦烧时间。

热硫化阶段:这一阶段是硫化反应的交联阶段,逐渐生成网构,促使橡胶弹性和抗张强度急剧上升。这个阶段是衡量硫化反应速度的标志。

平坦硫化阶段:这一阶段是网构形成的前期。此时交联反应已趋于完成,既而发生交联键的重排、裂解等反应,胶料的抗张曲线出现平坦区。这段时间为平坦硫化时间。此阶段硫化胶保持的性能,所以作为正硫化时间的范围。

过硫化阶段:硫化反应中网构形成的后期,主要是交联键发生重排作用,以及交联键和链段热裂解的反应,胶料的抗张强度显著下降。

5、橡胶的主要性能指标

(1)拉伸强度  试样在拉伸破坏时,原横截面上单位面积上所受的力,单位MPa。虽然橡胶很少在纯拉伸条件下使用,但是橡胶的很多其它性能(如耐磨性、弹性、应力松弛、蠕变、耐疲劳动性等)与该性能密切相关。

(2扯断伸长率  试样在拉伸破坏时,伸长部分的长度与原长度之比,通常以百分率(%)表示。

3)硬度  硬度是衡量橡胶抵抗变形能力的指标之一。用硬度计来测试,常用的是邵氏硬度计,其值的范围0-00。其值越大,橡胶越硬。

(4)定伸应力  试样在伸长(通常300%)时,原横截面上单位面积所受的力,单位Ma

(5撕裂强度  表征橡胶耐撕裂性的好坏,试样在单位厚度上所承受的负荷,单位kN/m

6)阿克隆磨耗  在阿克隆磨耗机上,使试样与砂轮成15°倾斜角和受到2.72g的压力情况下,橡胶试样与砂轮磨耗16km时,用被磨损的体积来表征橡胶的耐磨性,单位cm3/.61km.

另外还有许多其它性能指标如回弹性、生热、压缩变形、低温特性、耐老化特性等等。

6、橡胶材料是非结晶的高分子弹性体材料,其对油漆和涂装施工的影响主要体现在以下几个方面

(1)表面张力小橡胶属于非极性材料,表面能低,尤其是聚烯烃类橡胶,硅橡胶和氟橡胶,属于难附着材料,对油漆的附着力不利

(2)易溶胀或溶解橡胶大多数有机溶剂或油类,均有溶胀或溶解现象,在油漆施工过程中,由于溶胀及溶剂挥发后产生的体积收缩的收缩应力,将引发一系列油漆缺陷,甚至导致涂层剥落。

3)弹性模量大橡胶作为弹性体,当受到外力后将产生形变,主要是压缩变形和拉伸变形,从而产生相应的应力,因此涂层的弹性模量与橡胶底材相匹配,否则在变形过程中产生的应力将破坏涂层的附着。

(4)电阻大橡胶的化学结构决定其电阻很大,一般电阻率,具有很强的起静电性,但用炭黑补强的制品,其表面电阻和体积电阻均能大幅下降,涂装前对橡胶制品成分有足够的了解,有助于正确选择适当的处理方法和油漆。

 

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