橡胶制品配方设计与硫化物性的关系

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文章来源：作者：人气：发表时间：2017-04-21 字体大小：【15px 13px】

橡胶制品配方设计与硫化物性的关系

一、高定伸强度

即硬度较高的橡胶，常用天然胶、氯丁胶、丁睛胶等制造。用大量的填充剂，尤其是滑石粉能显着增加硬度。但这样会使抗张强度降低，改用槽法炭黑、高耐磨炭黑、白炭黑等，并用多量的促进剂硫化，增加交联密度，可取得较好的结果。促进剂可采用D、M、或D/DM并用，亦可采用肖石灰无机促进剂。为了提高定伸强度，应少用软化剂，可与热固树脂，如酚醛树脂、苯乙烯树脂并用。、添加碱性物质和少量的甘油，都有利于提高硫化胶的硬度。反之低定伸强度的软橡胶可采用天然橡胶、丁基橡胶制造。通过减少填充剂用量，采用低硫配合方法，这样胶料的成本会增加、且强力会下降，因此，低定伸胶料采用陶土、重质碳酸钙、热裂法碳黑的填充较好，另外，可适当应用硫化油膏。以及MBTS及硫脲类促进剂。

二、弹性

制造高弹性胶料参考如下要上点；1,用弹性最好的天然、顺丁橡胶2,补强剂用量要少3.硫化剂和超促进剂用量适当增多4.少用软化剂及增塑剂，但硫化交联密度也不宜过大。

三、抗张强度和伸长率

高抗张强度的配方采用天然橡胶、氯丁橡胶、氯黄化聚乙烯橡胶等结晶性橡胶。含胶率可达60%以左右。此外选用优秀的补强性填充剂如炭黑、白炭黑并使之分散均匀。用白炭黑时用量不宜超过25份，当使用非结晶性橡胶时要增大补强剂的用量，注意分散均匀并采用硫化速度较快的硫化体系。　　

1.降低硫黄的用量，多用软化剂或增塑剂可获得伸长率较大的橡胶制品。促进剂选用噻唑类，用量要适当增加、以保持硫硫化曲线的平坦性能，填充剂少加。以用陶土较好，亦可使用炭黑，尤其是软质炭黑。影响橡胶强度的因素是多方面的，除了交联密度外主要因素如下，形变速度，强度时间依赖是所有材料的共同规律，在快速施力下，橡胶的强度要比慢速要高，这时因为快速施力时分子链还来不及伸展，链尚末受到张力的作用因而断裂的机会减小，强度就增加。2.伸长结晶性，非结晶性橡胶的配方强力较低，对伸长结晶的天然胶，选择适当的硫化体系，强力可达到250公斤/厘米左右。这是因为天然橡胶随着伸长的增加，在拉伸方向上产生结晶的缘故，天然橡胶的结晶约需2秒以上短于些时间，在高速试验条件下不显示补强作用。3.温度，不同温度下测得的抗张强度有差别的。合成橡胶、尤其是极性较大的橡胶在低温下有较高的抗张强度，在高温时抗张强度较低，使用补强剂虽可提高强度，但仍不如天然橡胶硫化胶。为了改善这一缺点。可以采用在合成橡胶中引入能产生化学交联的官能团，借以形成主价键的方法，或使结构中具有活泼的氢原子的化学结构，利用富有反应性的卤素增加交联等来提高橡胶的强度。4.分子量，强度随着分子量增大而增加，这是因为分子链长时，分子间的作用力大，分子链的柔顺性相对增大些，如分子链上有极性取代基时，使次价提高，其强度也会提高。5.支化和凝胶，在聚合过程中或在高温强列机械作用下能使橡胶橡胶分子产生支链，由于支链的存在使大分子排列不规则，硫化后使橡胶的网状结构不完整，可能产生裂缝，使强度降低。在聚合过程中产生的凝胶也破坏了橡胶分子的规整性，使橡胶强度降低。　　

四、撕裂强度

　　影响撕裂强度的主要因素如下:　1.在纯胶配方中，与其它合成橡胶相比，常温下天然橡胶的撕裂强度大，且温度升高时变化也不大。2.与非结晶性橡胶相比，常温时结晶橡胶撕裂强度大，但除了天然橡胶外，随着温度的升高都有明显的下降。3.用炭黑补强的合成橡胶的撕裂强度有明显的改善，但仍不如天然橡胶，在配方中加入适量的再生胶，能降低生热性对撕裂性能会有帮助。　　4.使用各种同向性补强剂，如炭黑、白艳华、立德粉、氧化锌等，效果较好、而各种异向性补强剂，如碳酸镁、陶土、不会获得高撕裂强度。粉状纤维及短纤维则能提高抗撕裂强性、增加硬度，减少伸长率。硫化剂应选用CZ/DM和醛胺类，硫化程度不得过深。

五、耐曲绕性

橡胶的耐曲绕性与臭氧龟裂，往复变型时的生热、疲劳有密切的关系。因此使用天然、顺丁这类生热性小的橡胶为主要原料，补强剂使用软质和粒径大的炭黑，硫化体系设计为多硫健型的交联结构。硫化时间选用正硫化前期，防老剂用量多一点。

六、耐磨性

1.生胶的微观结构对磨耗的影响较大，当分子链有共轭双键存在时，可使橡胶的耐磨性提高，如丁苯胶中的苯环上含有共轭双键基团，它能吸收及分布外界能量，使大分子链不易受到破坏。因此丁苯胶的弹性、强力、耐曲绕性、低温性都差，但耐磨性较好。聚胺脂橡胶含有共轭苯环，所以在各种橡胶中的耐磨性名列前矛，比天然、丁苯高4倍以上。丁苯胶与天然胶相比时，15度以下天然胶耐磨性好，15度以上丁苯胶的耐磨性好。如果耐磨性提高，则抗滑性下降。因此，在弹性起支配作用的温度范围内，耐磨性与抗滑性存在着相反的关系。再生胶及油胶类物质的增多，耐磨性下降。2.炭黑，不同的碳黑品种对配方性能影响不同，如，HAF磨耗量较低，但若与生热无关，则MPC、ISAF较为优越，为了研究胶料的耐磨性还须研究生胶与炭黑的关系。3.防老剂与环境条件。防老剂AW的耐磨性最好，防老剂D+4010次之。反应性防老剂4-亚硝基二苯胺(NPDA)可提供天然胶较低的生热，明显地提高耐磨性能。对于胶料具有较高的抗张强度和耐热性，同时还需要综合平衡耐磨和抗滑性，用氯化丁基橡胶加入55-65份超耐磨炉黑的耐磨性最好。但氯化丁基橡胶的硬度稍有降低，这是热分解和硫化返原的结果。