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如何控制硫 胶的压缩永久变形?

如何控制硫 胶的压缩永久变形?

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  众所周 ,硫化胶的压缩永久变形是橡胶制品的一项重要物理力学性能指标,它决定着橡胶制品的使用性能和使用 寿命。

  压缩永久变形的决定因素很多,也很复 杂,不但取决于生胶,而且还取决于配方和工艺等方面。因此,我们要认真仔细的加以分析和研究,找出其内在因素,才 能找出其解决的方法。

  首先取 于生胶的品种,因为生胶是橡胶制品的最主要的原材料,如果没有生胶,则就成为“无米之炊”了。生胶的品种不同则其结构也不同,结构不同则其性 能就不同。

  生胶的 类,有结晶性与非结晶性的;有极性与非 性的;有饱和的与 饱和的;有自补强性 与非自补强性的;有热塑性的 非热塑性的等等,总之,结构不同、组成不同、所含基因不同,其性能就不同。

  各种生 的压缩永久变形的大小顺序:

  一般来 ,弹性大的、强度高的、结晶自补强性的生胶,它的变形容易恢复,压缩永久变形就较小;而结构中侧 、支链多、基因多的,则内阻大,变形后不易恢复,残留部分变形的则压缩永久变形较大。如BR、NR、CR、FKM的压缩永久 形就较小,而TR、IIR、SBR的压缩永久 形就较大,因为SBR的滞后损失 大,所以它的压缩永久变形就大。

  其次是 胶率的高低。含胶率高的(60%以上),填料少的 硫化后硫化胶的交联键的空间网状结构中的空隙大,受力后容易塌陷,压缩永久变形就较大。含胶率低(30%以下),填料多, 化后其硫化胶的空间网状结构的空隙小。受力后挺性大,不易变形,因此其压缩久变形就较小。含胶率中等的则其压缩永久变形居中,介于两者之间。

  以下为 料的硬度、硫化程度、交联键的类型、炭黑、填料粒子的形状等。

  胶料的 度:

  胶料的 度取决于硫化剂、补强剂、填充剂用量的多少。一般来说,用量多则硫化胶的硬度就高,其压缩永久变形就小,适全于高硬度的制品;而用量少则 化胶的硬度就较低,其压缩永久变形就大,适合于低硬度的制品。应指出的是,硬度高的橡胶制品,其收缩率较小,硬度低的橡胶制品,其收缩率则较 大。而85°,以上的 硬度橡胶制品,其收缩率则有所增大。所以在设计配方时应加以考虑。

  而补强 、填充剂(增硬性的 )用量中等 (适中)的,则其压 永久变形居中。

  胶料的 化程度:

  胶料的 化程度决定硫化胶的物理机械性能的高低,也包括压缩永久变形的大小。一般来说,胶料的硫化程度高,则硫化胶的交联密度大,硫化胶的网状结构的 空隙小,不容易变形,变形时容易恢复,因此压缩永久变形就较小;而硫化程度 ,则硫化胶的交联密度小,硫化胶的空间网状结构的空隙大,受力后容易变形,且伸长率较大,容易变形,不易恢复,因此压缩永久变形就较大;硫化程度中 ,其交联密度居中,压缩永久变形则居中。

  硫化胶 交联键的类型:

  我们知 ,胶料的硫化体系不同,硫化胶的交联键的结构就不同,交联键的结构不同,其交联键的键能和键长就不同,它决定硫化胶的物理力学性能,也决定着 受力后的压缩永久变形。一般来说,交联键的键能低 的、键长越长的,受力后容易变形,变形后的恢复也缓慢,压缩永久变形就较大;交联键的键 高的、键长越短的,受力后不易变形,变形后的恢复也较快,压缩永久 形就较小。如多硫键(-C-Sx-)的键能低 (54千卡/摩尔),键长(2.04×n,A)大,压缩永 变形大;而碳碳键 (-C-C-)的键能高 (84千卡/摩尔),键长短 (1.54A),压缩永久 形就较小。

  下面是 同硫化体系、交联键类型的硫化胶的压缩永久变形的大小:

  硫化体 :

  硫黄硫 体系>半有效硫化 系>有效硫化体 >树脂硫化体 >有机过氧化 硫化体系。

  交联键 类型:

  多硫键 (-C-Sx-C-)>双硫键(-C-S-S-C-)>单硫键(-C-S-C-)>醚键(-C-O-C-)>碳一碳键 (-C-C-)。

  炭黑、 充剂的形状:

  我们知 ,为了使橡胶制品获得优良的物理力学性能,一般要填加一定量的补强剂,以提高硫化胶的拉伸强度、定伸应力、耐磨性等。另外,为了降低生产成本 ,还需要加入一些能增加体积的填充剂,以增加容积,降低含胶率。但是,补强剂和填充剂的粒子结构、形态,对硫化胶的物理力学性能,特别是压缩 久变形起着重要作用。如炭黑粒子表面粗糙度大,表面有许多微小孔隙度,容易与混炼胶形成炭黑凝胶(吸留或包容 胶),可以提高 化胶的拉伸强度、定伸应力、硬度、耐磨性能等,其抗压缩永久变形的能力就大,压缩永久变形就小。还有,填料的粒子的形态与胶料的相容性好,对 硫化胶有某些补强作用,能提高硫化胶的定伸应力,也会降低硫化胶的压缩永久变形。一般来说,炭黑和填料的粒子形态对硫化胶的压缩永久变形大小 下:

  针状、 锤形(碳酸镁、陶 、含水硅酸钙等)>片状粒子 (碳酸钙、滑 粉、石墨等)>园状球形 (各类炭黑、 工艺炭黑等)。

  所以, 选择补强剂炭黑和填充剂时,要根据橡胶制品的不同性能要求来加以选用。如压出制品,可选择快压出炭黑(FEF),通用炉黑 (CPF)和半补强炉 (SRF)、硬质陶土 (软质陶土的 径大,只能增容,不能补强);耐磨的制品 可选择高耐磨炉黑(HAF)、白炭黑、硬质陶土 等。这样既使硫化胶具有一定的物理力学性能,又具有较低的压缩永久变形,可以获得较好的使用效果,使橡胶制品具有较好的使用性能和使用 寿命。

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