威澳门尼斯com-威澳门尼斯31188

欢迎光临深圳市正兴隆精密橡胶有限企业网站!
25年专注橡胶密封件橡胶垫片、橡胶密封圈、橡胶制品生产厂
0755-27052077
您的位置:橡胶制品厂>>威澳门尼斯com-威澳门尼斯31188>>技术常识

橡胶制品配方设计与使用性能的关系

时间:2019-12-07716 次浏览

信息摘要:橡胶制品在高温使用条件下,防老剂可能因挥发、迁移等原因迅速损耗,从而引起制品性能劣化。因此在耐热橡胶配方中,应使用挥发性小的防老剂或分子量大的抗氧剂,更好是使用聚合型或反应型防老剂。

(一)耐热性

所谓耐热性是指硫化胶在高温长时间热老化作用下,保持原有物理性能的能力。

1、橡胶的选择   

大量研究表明,耐热聚合物的结构特点是:分子链高度有序;刚性大;有高度僵硬的结构;分子间作用力大;具有较高的熔点或软化点。例如聚四氟乙烯(PTFE),使用温度为315℃,完全符合上述结构特点。目前作为耐热橡胶经常使用的有EPDM、IIR、CSM、ACM、HNBR、FKM和Q。

2、硫化体系的选择   

不同的硫化体系形成不同的交联键,各种交联键的键能和吸氧速度不同,键能越大,硫化胶的热稳定性越好;吸氧速度越慢,硫化胶的耐热氧老化性越好。在常用的硫化体系中,过氧化物硫化体系的耐热性更好。

目前EPDM的耐热配合几乎都采用过氧化物硫化体系。单独使用过氧化物作硫化剂时,存在交联密度低、热撕裂强度低等问题。更好是和某些共交联剂交用。

3、防护体系的选择

橡胶制品在高温使用条件下,防老剂可能因挥发、迁移等原因迅速损耗,从而引起制品性能劣化。因此在耐热橡胶配方中,应使用挥发性小的防老剂或分子量大的抗氧剂,更好是使用聚合型或反应型防老剂。   

4、填充体系的影响   

无机填料的耐热性比炭黑好,无机填料中耐热性比较好的有白炭黑、氧化锌、氧化美、三氧化二铝和硅酸盐。   

5、软化剂的影响   

一般软化剂分子量低,高温下易挥发或迁移,导致硫化胶硬度增加、伸长率降低。所以耐热橡胶配方中应选用高温下热稳定性好、不易挥发的品种。   

(二)耐寒性   

橡胶的耐寒性可定义为在规定的低温下,保持其弹性和正常工作的能力。硫化胶的耐寒性主要取决于高聚物的两个基本物性,即玻璃化转变温度(Tg)t和结晶。对于非结晶型橡胶的耐寒性,可用Tg和Tb(脆性温度)表征。对结晶型橡胶则不能用Tg、Tb来表征它的耐寒性,能高于Tg70——80℃。

1、橡胶分子结构对耐寒性的影响   

①主链中含有双键和醚键的橡胶,例如BR、NR、CO、Q,具有良好的耐寒性;②主链不含双键,侧链含有极性基团的橡胶,例如ACM、CSM、FKM,耐寒性最差;③主链含有双键,而侧链含有极性基团的橡胶,例如NBR、CR,其耐寒性居中;④不饱和度很小的非极性橡胶EPDM、IIR,其耐寒性优于SBR、NBR、CR。  

2、增塑剂的影响 

增塑剂是除生胶之外对耐寒性影响更大的配合剂。加入增塑可降低橡胶的Tg,提高其耐寒性,降低聚合物的松弛温度,减少形变时所产生的应力,从而达到防止脆性破坏的目的。   

3、硫化体系的影响 

交联生成的化学键使Tg上升,对耐寒性不利,因为交联后分子链段的活动性受到限制,降低了分子链的柔性。还有一种说明是随交联密度增加,网络结构中自由链段体积减少,从而降低了分子链段的运动性。

4、填充体系的影响 

填充剂对耐寒性的影响取决于填充剂和橡胶相互作用后所形成的结构。活性炭黑粒子和橡胶分子之间会形成不同的物理吸附键和牢固的化学吸附键,在炭黑粒子表面形成生胶吸附层(界面层),该界面层内层处于玻璃态,外层处于来玻璃态,所以被吸附的橡胶Tg上升,不能指望加入填充剂来改善硫化胶的耐寒性。   

(三)耐油性

耐油性是指硫化胶抗油类作用的能力,当橡胶制品与油液长时间接触时,会发生如下两种现象:①油液渗透到橡胶中,使之溶胀或体积增大;②胶料中的某些可溶性配合剂被油抽出,导致硫化胶收缩或体积减小。

1、橡胶的选择 

(1)耐燃油性 

各种橡胶在23℃下浸泡在异辛烷和芳香族化物(汽油和苯)的混合液(体积比为60:40)中,46h后,其体积变化和拉伸强度保持率。   

在极性橡胶中耐燃油性的排列顺序为:FKM>CO>NBR>ACN>CPE>CR。FMVQ、FKM耐混合型燃油更好;NBR次之,随丙烯腈含量增加,耐混合燃油性提高;ACM耐混合燃油性最差。   

(2)耐矿物油性 矿物油属于非极性油类,只有极性橡胶耐矿物油,而非极性橡胶则不耐矿物油。NBR是常用的耐矿物油橡胶,其耐油性随丙烯腈含量增加而提高。   

(3)耐合成润滑油性 合成润滑油由基本液体和添加剂两部分组成。基本液体主要是合成的碳氢化合物、二元酸的酯类、磷酸酯、硅和氟的化合物等。   

常用的添加剂有抗氧剂、腐蚀抑制剂、去污剂、分散剂、泡沫抑制剂、抗挤压剂、黏度指数改进剂等。通常大多数添加剂的化学性质都比较活泼,对橡胶的化学腐蚀性较大。如抗氧剂、抗挤压剂中的硫、磷化合物可使NBR严重硬化,胺类对FKM侵蚀严重等。   

2、硫化体系的影响   

随交联密度增加,分子间作用力增大,硫化胶网络结构致密,自由空间减小,油难以扩散。所以应适当增加交联剂用量,提交联密度。   

3、填充剂和增塑剂的影响   

当填充剂和增塑剂用量增加时,硫化胶的溶胀率降低。因为溶胀主要是硫化橡胶网络中渗入油而引起的体积增加,增加填料和增塑剂的用量,即降低了胶料中橡胶的体积分数,有助于提高耐溶胀性。通常填料的活性越高,与橡胶的结合力越强,硫化胶的体积溶胀越小。   

4、防护体系的选择   

耐油橡胶制品经常在温度较高的热油中使用,因此防老剂在油中的稳定性十分重要,假如硫化胶中的防老剂在油中被抽出,则制品的耐热老化性能会大大降低。   

(四)耐化学腐蚀性   

当橡胶制品和化学药品接触时,由于氧化作用常常引起橡胶和配合剂的分解,造成硫化胶的腐蚀或溶胀。这些化学药品主要是各种酸、碱、盐溶液,它们主要是以水溶液状态出现的。   

耐化学腐蚀性的配合体系   

(1)橡胶的选择 耐腐蚀橡胶应具有较高的饱和度,而且要尽量消除或减少活泼的取代基团,或者是引进某些取代基把橡胶分子结构中的活泼部分稳定起来。   

(2)硫化体系 增加交联密度、提高硫化胶的弹性模量是提高耐化学腐蚀性的重要措施之一。   

(3)填充体系 耐化学腐蚀的胶料配方所选用的填充剂应具有化学惰性,不易与化学腐蚀介质反应,不被侵蚀,不含水溶性的电解质杂质。   

(4)增塑体系 应选用不被化学药品抽出、不易与化学药品起化学作用的增塑剂。例如酯类和植物油类增塑剂,在碱液中易产生皂化作用,在热碱液中往往会被抽出,致使制品体积收缩,甚至丧失工作能力。   

(五)减振阻尼性   

减振橡胶的主要性能指标是:①硫化胶的静刚度,即硫化胶的弹性模量;②硫化胶的阻尼性能,即阻尼系数tanδ;③硫化胶的动态模量。除上述关键性能指标外,还应考虑疲劳、蠕变、耐热以及金属黏合强度等性能。   

1、橡胶的选择   

减振橡胶的阻尼性能主要取决于橡胶的分子结构,例如分子链上引入的侧基体积较大时,阻碍链段运动,增加了分子之间的内摩擦,使阻尼系数tanδ增大。结晶的存在也会降低体系的阻尼特性,例如在减振效果较好的CIIR中混入结晶的IR时,并用胶的阻尼系数tanδ将随IR含量增加而降低。   

tanδ由大到小的排列顺序是:IIR>NBR>CR、SBR>Q、EPDM、PU>NR>BR。NR的tanδ虽然比较小,但其耐疲劳性、生热、蠕变与金属黏合等综合性能更好,所以NR还广泛地用于减振橡胶。   

2、硫化体系的影响   

硫化体系与硫化胶的刚度、tanδ、耐热性、耐疲劳性均有关系。一般硫化胶网络中硫原子越少,交联键越牢固,硫化胶的弹性模量越大,tanδ越小。在SBR中随硫黄用量增加,静刚度上升,阻尼系数下降,动刚度基本不变。   

3、填充体系的影响   

填充体系与硫化胶的动模量、静模量、tanδ有密切关系,当硫化胶受力产生形变时,橡胶分子链段与填料之间或填料与填料之间产生内摩擦使硫化胶的阻尼增大。填料的粒径越小,比表面积越大,与橡胶分子的接触面越大,其物理结点越多,触变性越大,在动态应变中产生的滞后损耗越大。因此填料的粒径越小,活性越大,硫化胶的阻尼性、动模量和静模量也较大。   

为了尽可能提高减振橡胶的阻尼特性,降低蠕变及性能对温度的依赖性,往往在高阻尼的隔振橡胶中配合一些特殊的填充剂,例如蛭石、石墨等。   

4、增塑体系的影响   

用作减振橡胶的增塑剂,如要求阻尼峰加宽,应使用与橡胶不相容或只有一定限度溶解度的增塑剂。   

(六)电绝缘性   

电绝缘性一般通过绝缘电阻(体积电阻率和表面电阻率)、介电常数、介电损耗、击穿电压来表征。   

1、橡胶的选择   

橡胶的电绝缘性主要取决于橡胶分子极性的大小。通常非极性橡胶例如NR、BR、SBR、IIR、EPDM、Q的电绝缘性好,是常用的电绝缘胶种。   

2、硫化体系的影响   

不同类型的交联键可使硫化胶产生不同的偶极矩,因此其电绝缘性也不相同。综合考虑以NR为基础的软质绝缘橡胶采用低硫或无硫硫化体系较为适宜。以IIR为基础的电绝缘橡胶更好使用醌肟硫化体系。   

3、填充体系的影响   

一般电绝缘橡胶配方中,填料的用量都比较多,因此对硫化胶的电绝缘性的影响较大。炭黑特别是高结构、比表面积大的炭黑,用量大时容易形成导电通道,使电绝缘性明显降低,因此在电绝缘橡胶中,除用作着色剂外,一般不使用炭黑。   

4、软化剂的选择   

以NR、SBR、BR为基础的低压电绝缘橡胶,通常选用石蜡烃油即可满足使有要求,其用量为5——10份。   

5、防护体系的选择   

电绝缘橡胶制品,特别是耐高压的电绝缘橡胶制品,在使用过程中要承受高温和臭氧的作用,因此在电绝缘橡胶配方设计时,应注意选择防护体系,以延长制品的使用寿命。一般采用胺类、对苯二胺类防老剂,并用适当的抗臭氧剂,可获得较好的防护效果。


返回列表 本文标签: 橡胶制品

威澳门尼斯com|威澳门尼斯31188

XML 地图 | Sitemap 地图