,它们之间有线性关系,即增加化学交联,大分子物理纠结,填料/橡胶大分子的相结合,都相应增大定伸应力和硬度。
交联键类型影响橡胶应力松驰速度,多硫键与离子键松驰快,硬度与定伸相对低;碳碳键松驰慢,刚性相对大。
一般来说,炭黑粒子小而结构性又低(HAF-LS),表面含氧基团多的(槽黑),其拉伸强度﹑撕烈强度﹑伸长率高。
一般来说,软化剂的加入将降低拉伸强度,例如加入石油系软化剂10份—20份,NR的拉伸强度下降10--20%,而SBR下降20--30%。NBR当DBP(邻二丁脂)少于10份时能改进填料分散而使拉伸强度增大,古马隆对SBR有补绅作用,古马隆/ DBP并用对NBR也有补强作用。
1.交联密度:有一个峰值,欲获得较高的拉伸绅度,必须适当选择交联剂用量,控制交联密度与拉伸强度的平衡。
2.交联键类型:拉伸强度随交联键能增加而减少,调整硫化体系来提高拉伸强度时,可提高硫磺用量,使硫化胶以多硫键为主,促进剂选用M DM与D并用,促进剂总量可适当增加。
交联密度与撕裂强度曲线存在峰值,在恰宜交联密度下撕裂强度最大,但这个交联密度值相对比拉伸强度的恰宜交联密度值小。为获取大的撕裂强度,硫化时间通常选少于硫化仪的T90,过硫化使撕裂强度下降,有效硫化体系比常硫硫化体系下降少许多。.
撕裂强度与拉伸强度之间没有直接的关系,,撕裂能与橡胶应力----应变曲线的形状和粘弹行为有关,粘弹损耗较大的胶料会有较高的撕裂强度。
使用各向同性的填料(碳黑 白艳华 立德粉 ZnO等)抗撕裂效果好,而用各向异性填料(陶土MgCO3)撕裂差.短纤维也能提高撕裂性能,增加硬度减少伸长率。
大分子链柔顺,变形能力大,可获得相对大的伸长率;硫磺用量高,采用促进效力低的促进剂或调整活化剂品种用量,可获得高伸长率;促进剂促进效力高,调整硫及活性剂用量也可获得高的伸长率。
橡胶为粘弹体,具有高弹性与粘性。橡胶的回弹性表征橡胶受力变形中可恢复的弹性变形大小,属于弹性滞后性能之一。回弹性应同损耗模量(G” E”),损耗正切(tanS),生热(△T)等成反比。
一般认为,多硫键交联对分子链约束小,松驰快,故回弹性高,从而主张选用噻唑类,次硫酰胺类促进剂。
炭黑的粒子大,结构性低(吸留胶小),同橡胶缺乏表面化学结合者的回弹性高,而回弹性随着用量增大而下降的幅度减少。
气相白炭黑对硅橡胶用量30-60份的回弹性几乎相近。白炭黑,陶土30份对回弹性影响很小,50-70份回弹性下降5-9%。
刚度(定伸应力﹑硬度)是决定磨耗类型的生要因素,刚度提高﹑疲劳磨耗及冲击磨耗加剧,而刚性表面的磨损磨耗,卷曲磨缓解。
通常,疲劳磨耗选硬度为35—55H,冲击磨耗选硬度为50—70H,磨粒大于100MM的磨损磨耗选硬度为65—85H,龚谷胶辊选92—95H,泵活塞泥浆介质以疲劳磨耗为主选硬度85-95H。
NR在应变通过0%时解晶,Nf小,应变不通过0%时诱发结晶,Nf大。为此,NR的制品设计要求处于无卸荷状态。
应变振幅0--100%时,常硫体系比有效硫化体系好(34万次对22.5万次),但在50--275%时便相反了(29万次对流3万次)。
NR应有个恰宜的硫磺/促进剂(2.5—3.0/1.0),使多硫键量同结晶能力达到最佳综合平衡,获取最大的Nf(峰值)。
增大炭黑比表面积,在适宜用量下有利于提高抗裂口增长强度,提高疲劳寿命,一般来说,粒子适中的软炭黑耐疲劳性好些,白炭黑有利于改进撕裂强度,提高Nf的效力比炭黑大。
对负荷一定的疲劳来说,增大交联剂的用量或对于变形一定的疲劳来说,减少交联剂的用量都会产生提疲劳性能的结果。
在允许的范围内,负荷一定应提高填充量,应变一定应减少填充量------对填充炭黑疲劳寿命来讲;
当交联键中含硫原子数较少,且含少量游离硫时,硫化胶的动态模量大,阻尼系数小;一般选用通用的硫化体系,并适当提高交联程度对减振和耐动态疲劳有利;
在动态条件下,有一个最小临界应变振幅,当振幅<最小临界应变振幅时,裂纹几乎不增长,疲劳寿命极长。
在动态条件下,在应力振幅较大时,有一个最大临界撕裂强度,当材料自身的撕裂强度>最大临界撕裂强度时,就很难出现裂纹扩展了。
在动态疲劳时,初始几千周内,真实应力振幅迅速下降,表面温度持续上升,接着振幅缓慢下降并渐趋稳定,温度的上升也渐趋稳,这一阶段的N占疲劳寿命Nf的90%,最后是应力振幅迅速下降的断裂阶段。
提高硫化胶的刚性(定伸应力 硬度),在恒变形时的疲劳寿命下降,在恒应力时疲劳 寿命则增大;伸长率同疲劳寿命Nf几何成正比关系;
同常硫硫化体系(CV)(S 2.5 / CZ 0.8 )与半有效硫化体系(SEV)相比(S 0.5 /TMTD 1.0 份),明显改变耐疲劳破坏及化学应力松驰性,抗硫还原性不及SEV,但大大优于CV。
Si-69[双(3-三乙氧基硅烷丙基)四硫化物]是一种多性能硅烷偶联剂,对白炭黑的补强性能显著,也是一种有效的抗返原性硫化剂,在橡胶工业中可作为硫化剂﹑活性剂﹑补强剂﹑软化剂和增粘剂,可提高胶料的拉伸强度,耐磨性和抗拉伸疲劳性能和弹性。
硫化橡胶的耐热压缩性能: 随硫化程度提高而增大。采用二次硫化方法能获得良好的效果,因为它有利于形成耐热交联结构---单硫键。二次硫化也可以在压模中进行,特别是硫磺硫化较有效,不饱和橡胶耐热压缩性能以SBR优先,而交联结构中以单硫键(秋兰母硫化)的热稳定性为佳。
提高生胶含胶量。控制填料用量和硫化程度。适当多用软化剂。最好为油膏。填料软陶土。碳酸钙。热烈炭黑。混入适量橡胶活化胶粉。
注意填料的分散程度。多段混炼存放。并保证充分硫化。选用补强性好的炭黑。白炭黑,硫磺用量不宜太少。原料纯净无杂质。
含胶要高。硫化程度要浅。多加软化剂但要注意永久变形变化。少用填料,用时以陶土,轻钙为佳。少用硫磺。促进剂用H。或M,DM与H并用。
注意填料分散均匀。硫化程度适当,炭黑为SAF.LSAF,HAF,EPC,充入大量填充油。相应增加炭黑用量,硫磺较通常略大。
8、光亮橡胶;不用污染喷出的物质,特别注意填料分散均匀,黑亮;用细槽黑。白亮;用碳酸镁。注意防老剂的使用。
注意梅雨天气和硫化方式,加热要均匀,避免碳酸物等移出表面,控制碳酸钙,碳酸镁等碳酸盐类填料的用量,尽量少用蜡类防老剂,调整好促进剂与硫磺的种类及用量。
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