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橡膠制品配方設(shè)計(jì)與硫化物性的關(guān)系
一、高定伸強(qiáng)度
即硬度較高的橡膠，常用天然膠、氯丁膠、丁睛膠等制造。用大量的填充劑，尤其是滑石粉能顯著增加硬度。但這樣會使抗張強(qiáng)度降低，改用槽法炭黑、高耐磨炭黑、白炭黑等，并用多量的促進(jìn)劑硫化，增加交聯(lián)密度，可取得較好的結(jié)果。促進(jìn)劑可采用D、M、或D/DM并用，亦可采用肖石灰無機(jī)促進(jìn)劑。為了提高定伸強(qiáng)度，應(yīng)少用軟化劑，可與熱固樹脂，如酚醛樹脂、苯乙烯樹脂并用。、添加堿性物質(zhì)和少量的甘油，都有利于提高硫化膠的硬度。反之低定伸強(qiáng)度的軟橡膠可采用天然橡膠、丁基橡膠制造。通過減少填充劑用量，采用低硫配合方法，這樣膠料的成本會增加、且強(qiáng)力會下降，因此，低定伸膠料采用陶土、重質(zhì)碳酸鈣、熱裂法碳黑的填充較好，另外，可適當(dāng)應(yīng)用硫化油膏。以及MBTS及硫脲類促進(jìn)劑。
二、彈性
制造高彈性膠料參考如下要上點(diǎn)；1,用彈性最好的天然、順丁橡膠2,補(bǔ)強(qiáng)劑用量要少3.硫化劑和超促進(jìn)劑用量適當(dāng)增多4.少用軟化劑及增塑劑，但硫化交聯(lián)密度也不宜過大。
三、抗張強(qiáng)度和伸長率
高抗張強(qiáng)度的配方采用天然橡膠、氯丁橡膠、氯黃化聚乙烯橡膠等結(jié)晶性橡膠。含膠率可達(dá)60%以左右。此外選用優(yōu)秀的補(bǔ)強(qiáng)性填充劑如炭黑、白炭黑并使之分散均勻。用白炭黑時(shí)用量不宜超過25份，當(dāng)使用非結(jié)晶性橡膠時(shí)要增大補(bǔ)強(qiáng)劑的用量，注意分散均勻并采用硫化速度較快的硫化體系?！ ?/span>
1.降低硫黃的用量，多用軟化劑或增塑劑可獲得伸長率較大的橡膠制品。促進(jìn)劑選用噻唑類，用量要適當(dāng)增加、以保持硫硫化曲線的平坦性能，填充劑少加。以用陶土較好，亦可使用炭黑，尤其是軟質(zhì)炭黑。影響橡膠強(qiáng)度的因素是多方面的，除了交聯(lián)密度外主要因素如下，形變速度，強(qiáng)度時(shí)間依賴是所有材料的共同規(guī)律，在快速施力下，橡膠的強(qiáng)度要比慢速要高，這時(shí)因?yàn)榭焖偈┝r(shí)分子鏈還來不及伸展，鏈尚末受到張力的作用因而斷裂的機(jī)會減小，強(qiáng)度就增加。2.伸長結(jié)晶性，非結(jié)晶性橡膠的配方強(qiáng)力較低，對伸長結(jié)晶的天然膠，選擇適當(dāng)?shù)牧蚧w系，強(qiáng)力可達(dá)到250公斤/厘米左右。這是因?yàn)樘烊幌鹉z隨著伸長的增加，在拉伸方向上產(chǎn)生結(jié)晶的緣故，天然橡膠的結(jié)晶約需2秒以上短于些時(shí)間，在高速試驗(yàn)條件下不顯示補(bǔ)強(qiáng)作用。3.溫度，不同溫度下測得的抗張強(qiáng)度有差別的。合成橡膠、尤其是極性較大的橡膠在低溫下有較高的抗張強(qiáng)度，在高溫時(shí)抗張強(qiáng)度較低，使用補(bǔ)強(qiáng)劑雖可提高強(qiáng)度，但仍不如天然橡膠硫化膠。為了改善這一缺點(diǎn)?？梢圆捎迷诤铣上鹉z中引入能產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)的官能團(tuán)，借以形成主價(jià)鍵的方法，或使結(jié)構(gòu)中具有活潑的氫原子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，利用富有反應(yīng)性的鹵素增加交聯(lián)等來提高橡膠的強(qiáng)度。4.分子量，強(qiáng)度隨著分子量增大而增加，這是因?yàn)榉肿渔滈L時(shí)，分子間的作用力大，分子鏈的柔順性相對增大些，如分子鏈上有極性取代基時(shí)，使次價(jià)提高，其強(qiáng)度也會提高。5.支化和凝膠，在聚合過程中或在高溫強(qiáng)列機(jī)械作用下能使橡膠橡膠分子產(chǎn)生支鏈，由于支鏈的存在使大分子排列不規(guī)則，硫化后使橡膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不完整，可能產(chǎn)生裂縫，使強(qiáng)度降低。在聚合過程中產(chǎn)生的凝膠也破壞了橡膠分子的規(guī)整性，使橡膠強(qiáng)度降低?！ ?/span>
四、撕裂強(qiáng)度
影響撕裂強(qiáng)度的主要因素如下: 1.在純膠配方中，與其它合成橡膠相比，常溫下天然橡膠的撕裂強(qiáng)度大，且溫度升高時(shí)變化也不大。2.與非結(jié)晶性橡膠相比，常溫時(shí)結(jié)晶橡膠撕裂強(qiáng)度大，但除了天然橡膠外，隨著溫度的升高都有明顯的下降。3.用炭黑補(bǔ)強(qiáng)的合成橡膠的撕裂強(qiáng)度有明顯的改善，但仍不如天然橡膠，在配方中加入適量的再生膠，能降低生熱性對撕裂性能會有幫助?！ ?/span>4.使用各種同向性補(bǔ)強(qiáng)劑，如炭黑、白艷華、立德粉、氧化鋅等，效果較好、而各種異向性補(bǔ)強(qiáng)劑，如碳酸鎂、陶土、不會獲得高撕裂強(qiáng)度。粉狀纖維及短纖維則能提高抗撕裂強(qiáng)性、增加硬度，減少伸長率。硫化劑應(yīng)選用CZ/DM和醛胺類，硫化程度不得過深。
五、耐曲繞性
橡膠的耐曲繞性與臭氧龜裂，往復(fù)變型時(shí)的生熱、疲勞有密切的關(guān)系。因此使用天然、順丁這類生熱性小的橡膠為主要原料，補(bǔ)強(qiáng)劑使用軟質(zhì)和粒徑大的炭黑，硫化體系設(shè)計(jì)為多硫健型的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。硫化時(shí)間選用正硫化前期，防老劑用量多一點(diǎn)。
六、耐磨性
1.生膠的微觀結(jié)構(gòu)對磨耗的影響較大，當(dāng)分子鏈有共軛雙鍵存在時(shí)，可使橡膠的耐磨性提高，如丁苯膠中的苯環(huán)上含有共軛雙鍵基團(tuán)，它能吸收及分布外界能量，使大分子鏈不易受到破壞。因此丁苯膠的彈性、強(qiáng)力、耐曲繞性、低溫性都差，但耐磨性較好。聚胺脂橡膠含有共軛苯環(huán)，所以在各種橡膠中的耐磨性名列前矛，比天然、丁苯高4倍以上。丁苯膠與天然膠相比時(shí)，15度以下天然膠耐磨性好，15度以上丁苯膠的耐磨性好。如果耐磨性提高，則抗滑性下降。因此，在彈性起支配作用的溫度范圍內(nèi)，耐磨性與抗滑性存在著相反的關(guān)系。再生膠及油膠類物質(zhì)的增多，耐磨性下降。2.炭黑，不同的碳黑品種對配方性能影響不同，如，HAF磨耗量較低，但若與生熱無關(guān)，則MPC、ISAF較為優(yōu)越，為了研究膠料的耐磨性還須研究生膠與炭黑的關(guān)系。3.防老劑與環(huán)境條件。防老劑AW的耐磨性最好，防老劑D+4010次之。反應(yīng)性防老劑4-亞硝基二苯胺(NPDA)可提供天然膠較低的生熱，明顯地提高耐磨性能。對于膠料具有較高的抗張強(qiáng)度和耐熱性，同時(shí)還需要綜合平衡耐磨和抗滑性，用氯化丁基橡膠加入55-65份超耐磨爐黑的耐磨性最好。但氯化丁基橡膠的硬度稍有降低，這是熱分解和硫化返原的結(jié)果。
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