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橡膠基礎知識-影響橡膠性能的主要因素

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橡膠基礎知識-影響橡膠性能的主要因素

發布日期:2020-12-24 作者: 點擊:

(1)氧的作用

    在低溫時,橡膠大分子受機械力的作用,分子鏈被切斷而形成自由基,這種自由基能迅速地與氧產生化學反應,從而使斷鏈後自由基得到穩定。無氧(氮氣保護)存在時,斷鏈所形成的自由基可發生偶合或支化反應,此時則得不到塑煉效果。隨塑煉時間增長,橡膠重量和丙酮抽出物(其中有含氧化合物)的含量不斷增加。這說明氧確實參與了橡膠的化學反應。

(2)溫度的作用

    曲線可視為由兩個曲線組成。其中C線是所謂的冷塑煉,H線相當於熱塑煉。在冷塑煉階段,分子鏈斷裂的主要原因是由於機械力的作用。在熱塑煉階段,主要是氧化使分子鏈斷裂。

(3)機械力的作用

    生膠在塑煉機械劇烈的拉伸、擠壓和剪切應力的反複作用下,長鏈分子產生局部應力集中,致使分子鏈斷裂,然後斷鏈的活性自由基為氧或其他自由基受體所俘獲而穩定,變成較短的分子而增加了可塑性。

    隨著溫度的降低,生膠粘度的增加,分子滑動性降低,塑煉時遭受機械力的作用增大。當溫度一定時,隨著施加於橡膠上的總機械功的增大(如增加塑煉機械的轉速),分子鏈降解程度就愈大。

(4)化學增塑劑的作用

    使用化學塑解劑能提高塑煉效果。它在塑煉中的作用與氧相似。不同塑解劑的作用機理也各不相同。根據他們的使用溫度,可分為

    低溫塑解劑:苯醌和偶氮苯,起自由基受體的作用,使斷鏈的橡膠自由基穩定,從而生成較短的分子。

    高溫塑解劑:過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈,高溫時分解成極不穩定的自由基,促使橡膠分子生產自由基,進而氧化斷鏈,起引發劑的作用。

    高低溫通用型塑解劑:硫醇及其二硫化物類、二鄰苯甲酰胺二苯基二硫化物,低溫通用型的塑解劑兼有上述兩項功能。

(5)靜電作用

    塑煉時,生膠受到煉膠機械的劇烈摩擦作用而產生靜電。

    輥筒(或轉子)的金屬表麵與橡膠接觸處所產生的平均電位差在2000-6000伏特之間,甚至可達15000伏特。

    使輥筒與生膠間經常有電火花出現,這種放電作用使生膠表麵周圍的空氣中的氧活化,生成原子態氧和臭氧,從而促進對橡膠分子的斷鏈作用。

(6)硫化

    硫化是橡膠製品製造工藝的最後一個過程,也是橡膠製品加工中最主要的物理-化學變化過程。

    硫化使未硫化膠料變成硫化膠,叢而獲得了必需的物理機械性能和化學性能。許多產品的質量和使用壽命,在很大程度上取決於硫化過程。橡膠硫化最早用於橡膠工業時,是指橡膠與硫黃共熱的相互作用過程。隨著合成橡膠品種的增加和生產技術的發展,硫化方法和新型硫化劑越來越多,因此,“硫化”一詞的意義也需要加以修正。

    現在看來,硫化過程的實質就是把塑性的膠料變成為具有高彈性橡膠的工藝過程。該過程要經曆一個結構上的轉變,即柔軟的長鏈狀橡膠分子在特定條件下變成為空間網狀結構的過程,這個過程亦稱為交聯作用。

    橡膠的硫化曆程可分為四個階段:即焦燒階段、熱硫化階段、平坦硫化階段和過硫化階段。

    焦燒階段:是熱硫化開始前的延遲作用時間段,相當於硫化過程的誘導期,這段時間稱為焦燒時間。

    熱硫化階段:這一階段是硫化反應的交聯階段,逐漸生成網構,促使橡膠彈性和抗張強度急劇上升。這個階段是衡量硫化反應速度的標誌。

    平坦硫化階段:這一階段是網構形成的前期。此時交聯反應已趨於完成,既而發生交聯鍵的重排、裂解等反應,膠料的抗張曲線出現平坦區。這段時間為平坦硫化時間。此階段硫化膠保持最佳的性能,所以作為正硫化時間的範圍。

    過硫化階段:硫化反應中網構形成的後期,主要是交聯鍵發生重排作用,以及交聯鍵和鏈段熱裂解的反應,膠料的抗張強度顯著下降。


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