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橡膠力學(xué)性能與測試

更新時(shí)間:2009-11-09瀏覽:6618次

一、生膠性能
 

        未經(jīng)加工的原料橡膠俗稱生膠,其實(shí)生膠也并非100%純凈的,如天然膠中含有的非橡膠烴(約5%)包括樹脂酸蛋白質(zhì)等物質(zhì),在SR中同樣添加了防老劑及未耗盡的合成助劑,如:分子量控制劑,終止劑及分散劑等。不過大體上講,生膠與膠料相比更能代表橡膠固有的特性,包括如下:

1、分子量。指橡膠大分子的分子量的平均值,應(yīng)該把橡膠看成不同分子量聚合物的體系,既有高分子量級份,也混雜一些低分子量級份,這是不可避免的,所以只能以平均分子量的概念來描述。根據(jù)不同測試方法又分粘均分子量、散均分子量及重均分子量。比較常用的是粘均分子量,因?yàn)楸容^容易測,采用不同粘度來表征不同分子量,更為直觀(分子量越大,粘度越高)。
分子量與生膠性能之間有著直接和密切的關(guān)系,一般而言分子量越大,則生膠的強(qiáng)度越高,力學(xué)性能越好,但是隨著分子量的增大,加工時(shí)的流動性變差。
2、分子量分布。橡膠實(shí)際上是不同比例的大小分子量不同的分子鏈的混合物,如果把不同的分子量按出現(xiàn)的頻率來排列,則可得到分子量分布曲線。
NR的分子量分布特點(diǎn):
中等分子量占統(tǒng)治地位,高分子量及低分子量級各占少數(shù),其中高的部分有利于力學(xué)性而低的部分則有利于加工,因此兼顧了性能和加工。
SR的分子量分布特點(diǎn):
分子量分布很窄,局限在很小的范圍,因?yàn)槿鄙俚头肿恿坎糠炙约庸ば圆患癗R,但性能均勻性好。原因是合成橡膠的分子量由人為地加以控制,所以模式單純,難以做到大、中、小兼顧。
3、凝膠含量。一般只發(fā)生在SR。當(dāng)聚合過程中,因結(jié)構(gòu)控制不同,形成太多的支鏈結(jié)構(gòu),結(jié)果這一部分就出現(xiàn)凝膠,用溶劑無法溶解故稱凝膠。煉膠時(shí)助劑難以進(jìn)入,影響性能。
4、側(cè)掛基團(tuán)。橡膠單體上的不同基團(tuán)給橡膠帶來不同的特性。如:-COOH (羧基):能賦予良好的粘性;-CL: 具有極性及電負(fù)性;苯基:體積龐大可以阻攔射線,故具抗射線性良好。
5、極性。與基團(tuán)有密切相關(guān),凡是帶有腈基(-CN)羥基(-OH)和羧基(-COOH)等基團(tuán)的橡膠都有較強(qiáng)的極性,稱為極性橡膠。他們與金屬有良好的結(jié)合性,另外極性接近的橡膠,彼此容易摻和。
 

二、未硫化膠的性能
        生膠與助劑相混,但未經(jīng)硫化的橡膠稱未硫化膠,也稱膠料??梢岳斫鉃榘氤善?,它們跟加工過程有密切關(guān)系:
1、流動性。和可塑性相關(guān),可塑性越大,則流動性越好,吃粉容易;在壓延擠出過程中,十分順利;硫化時(shí)受熱過程中很快能充滿模腔,反之流動性不好則容易出現(xiàn)缺膠。
2、噴霜。配方中如果某項(xiàng)助劑添加過量,超過其在橡膠中的溶解度,則會逐漸噴出膠料表面形成霜層,故稱噴霜。油類、石蠟、防老劑、硫磺、促進(jìn)劑等添加過量均會出現(xiàn)噴出,影響外觀,并影響界面結(jié)合。
3、焦燒。膠料在加工或停放過程中提前硫化現(xiàn)象稱焦燒。這種現(xiàn)象在高溫季節(jié)容易發(fā)生,對策是添加防焦劑,嚴(yán)格控制加工溫度。
4、收縮膨脹變形。膠料出口型后出現(xiàn)尺寸收縮膨脹,對成型帶來不便,可塑度不夠或合成膠使用比過高是主要原因,添加軟化劑用量有利于減少收縮變形。
 

三、硫化膠性能

        如果說生膠和未硫化膠的性能主要為加工生產(chǎn)服務(wù),那么硫化膠性能主要為客戶和實(shí)際應(yīng)用服務(wù)。硫化膠性能可以概括分為倆大類即力學(xué)性能及抗環(huán)境性能,前者都是衡量橡膠在受力情況下的性能,主要有拉伸強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、拉伸*變形(均在拉力機(jī)上進(jìn)行)、硬度、回彈性、壓縮*變形、抗撕裂強(qiáng)度、粘和強(qiáng)度等。后者是測量橡膠在外界環(huán)境下的性能變化,包括熱老化性能、抗臭氧性能、阻燃性能、抗霉性能等。
先將常用的硫化膠測定項(xiàng)目簡述如下 -
1、拉伸強(qiáng)度。用拉動機(jī)對橡膠試片進(jìn)行拉伸,測定斷裂時(shí)的強(qiáng)度以Mpa表示,是衡量橡膠力學(xué)性能的zui主要zui基本項(xiàng)目,其值越大,表明強(qiáng)度越大,一般在10~30Mpa。
2、定伸強(qiáng)度。試樣拉伸到一定長度時(shí),單位面積所需的力??梢苑从诚鹉z的交聯(lián)程度。其值越高,表明橡膠越堅(jiān)韌,單位MPa
3、扯斷伸長率。試樣拉斷時(shí),伸長部分與原長的百分比,用以表示橡膠在伸長時(shí)的應(yīng)變能力的極限,以%表示。
4、*變形。試樣經(jīng)一定時(shí)間的外力作用后,不能恢復(fù)的變形部分的百分比,其值越小,則橡膠的彈性復(fù)原性越好。
5、撕裂強(qiáng)度。橡膠抵抗裂口處撕開的性能,以單位長度的撕開力來表示KN/m
6、硬度。將一定直徑的鋼性球體壓入橡膠試樣到一定深度所需的負(fù)荷與彈性模量之比,用以反映橡膠的彈性模量,也可判斷硫化狀態(tài)。
7、耐磨性。常用阿克隆磨耗機(jī)測定,對滾動磨擦件zui適宜,其測試方法是將圓盤形試片定位于磨耗實(shí)驗(yàn)機(jī)上,在一定壓力下,與砂輪以一定斜度角(15°)進(jìn)行相對摩擦測定其在1.61km(1英里)的行程內(nèi)被磨下的膠粉,在按密度換算成體積,故其取值單位為cm3/1.61km,值越小耐磨性越好。
8、回彈性。又稱沖擊彈性,指橡膠受沖擊后能復(fù)原的程度,通常以回彈率表示,有兩種測定法:
⑴落球法  將一定質(zhì)量的鋼球,從一定高度落下,打在橡膠試樣上側(cè)其回彈的高度。
⑵擺錘法  用有支點(diǎn)的鋼錘撞擊橡膠試樣,側(cè)其回彈幅度以前后的百分比表示。)
9、耐老化性。常用熱氣老化箱法,將橡膠試樣放入有熱空氣加熱的老化烘箱內(nèi),定溫定時(shí)老化(例70℃×100h)后,測定性能的保持率,以表示老化程度,稱老化系數(shù),一般系數(shù)越接近1.0的越好。
10、耐寒性。通常以脆性溫度表示,脆性溫度越低表示橡膠的耐寒性越好。方法如下,用開水放入保溫瓶內(nèi)制冷,到所需溫度后,用夾持器將試樣垂直送入保持3分鐘取出,在0.5秒內(nèi)用沖擊器沖擊試樣,出現(xiàn)裂口或扯斷的zui高溫度即脆性溫度,表示該橡膠耐低溫水平。
橡膠技術(shù)

 

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