混炼橡胶物理性能

一.拉伸强度

拉伸强度表征制品能够抵抗拉伸破坏的极限能力

·橡胶的拉伸强度:

未填充硫化胶:聚氨酯橡胶PUR>天然橡胶NR/异戊IR>氯丁橡胶CR>丁基橡胶IIR>氯磺化聚乙烯CSM>丁晴橡胶NBR/氟橡胶FKM>顺丁橡胶BR>三元乙丙橡胶EPDM>丁苯橡胶SBR>丙烯酸酯橡胶ACM>氯醇橡胶CO>硅橡胶Q

填充硫化胶:聚氨酯橡胶PUR>聚酯型热塑性弹性体>天然橡胶NR/异戊IR>SBS热塑性弹性体>丁晴橡胶NBR/氯丁橡胶CR>丁苯橡胶SBR/三元乙丙橡胶EPDM/氟橡胶FKM>氯磺化聚乙烯CSM>丁基橡胶IIR>顺丁橡胶BR/氯醇橡胶CO>丙烯酸酯橡胶ACM>硅橡胶Q

在快速形变下,橡胶的拉伸强度比慢速形变时高;高温下测试的拉伸强度,远远低与室温下的拉伸强度.

·硫化体系的影响

对常用的软质硫化胶而言,欲通过硫化体系提高拉伸强度时,应采用硫磺-促进剂的传统硫化体系,并适当提高硫磺用量.同时促进剂选用噻唑类如M,DM与胍类并用,并适当增加用量.

·填充体系的影响

*填料的粒径越小,比表面积越大,表面活性越大,则补强效果越好.

*结晶型(如天然橡胶)为基础的硫化胶,拉伸强度随填充剂用量增大,可出现单调下降.

*非结晶型(如丁苯橡胶)为基础的硫化胶,拉伸强度随填充剂用量增大而增大,达到最大值,然后下降.

*低不饱和度橡胶(如三元乙丙橡胶,丁基橡胶)为基础的硫化胶,拉伸强度随填充剂用量增大而增大,达到最大值后可以保持不变.

*对热塑型弹性体而言,填充剂使其拉伸强度降低.

*一般情况下,软质橡胶的碳黑用量在40-60份时,硫化胶的拉伸性能比较好.

·软化体系的影响

总的来说,加入软化剂会降低硫化橡胶的拉伸强度.但软化剂数量不超过5份时,硫化橡胶的拉伸强度有可能增大.因为含有少量软化剂,可以使碳黑的分散效果好.

*芳氢油对非极性的不饱和橡胶(异戊橡胶,顺丁橡胶,丁苯橡胶)硫化胶的拉伸强度影响小.用量5-15份

*石蜡油对非极性的不饱和橡胶(异戊橡胶,顺丁橡胶,丁苯橡胶)硫化胶的拉伸强度影响大.

*对极性的不饱和橡胶(如丁晴橡胶,氯丁橡胶),最好采用芳氢油和酯类软化剂(如DBP,DOP 等)

·提高硫化胶拉伸强度的其他方法:

*橡胶和某些树脂共混;如天然胶,丁苯橡胶和高苯乙烯树脂共混.天然胶和聚乙烯共混.丁晴橡胶和聚氯乙烯共混,乙丙橡胶与聚丙烯共混.

*橡胶的化学改性.

*填料的改性==>使用表面活性剂或偶联剂.

二.撕裂强度

是由于材料中的裂纹或裂口受力时迅速扩大开裂而导致破坏的现象.

·各种橡胶(硫化胶)的撕裂强度:

天然橡胶NR>聚酯型热塑性弹性体>异戊橡胶IR>聚氨酯橡胶PUR>氯醇橡胶CO>丁晴橡胶NBR>丁基橡胶IIR>氯丁橡胶CR>氯磺化聚乙烯CSM>SBS热塑性弹性体>顺丁橡胶BR>丁苯橡胶SBR>三元乙丙橡胶EPDM>氟橡胶FKM>硅橡胶Q>丙烯酸酯橡胶ACM

·撕裂强度和硫化体系的关系:

*撕裂强度和交联密度的关系有一个极大值,一般随交联密度的增加,撕裂强度增大,并出现一个极大值;然后随交联密度的增加,撕裂强度急剧下降.和拉伸强度类似，但最佳撕裂强度的交联密度不拉伸强度达到最佳值的交联密度要低。

*应采用硫磺-促进剂的传统硫化体系,硫磺用量2.0-3.0份.

*促进剂选用中等活性,平坦性好的品种,如DM,CZ等; 过硫影响大.

*在天然橡胶中,如果用有效硫化体系代替普通硫化体系时,撕裂强度明显降低.但过硫影响不大.

·撕裂强度和填充体系的关系:

*随碳黑粒径的减小，撕裂强度增加。

*结构度低的碳黑对撕裂强度的提高有利。

*在天然橡胶中增加高耐磨碳黑的用量，可以使撕裂强度增大。

*一般合成橡胶特别是丁基橡胶，使用碳黑补强时，都可以明显的提高撕裂强度。

*使用各向同性的补强填充剂，如碳黑，白碳黑，白艳华，立德粉和氧化锌等，可以获得较高的撕裂强度。

*而使用各向异性的补强填充剂，如陶土，碳酸镁等则不能获得较高的撕裂强度。

*某些偶联剂改性的无机填料，如用羧化聚丁二烯CPB改性的碳酸钙，氢氧化铝，也能提高丁苯橡胶的撕裂强度。

软化体系对撕裂强度的影响

*通常加入软化剂会使硫化胶的撕裂强度降低，尤其是石蜡油对丁苯橡胶硫化胶的撕裂强度极为不利。而芳氢油则可以保证丁苯橡胶硫化胶的撕裂强度。

*采用石油系软化剂作为丁晴橡胶和氯丁橡胶的软化剂时，应使用芳氢含量高于50-60%的高芳氢油，而不能使用石蜡油。

三.定伸应力和硬度

高定伸应力橡胶:氯丁橡胶,丁晴橡胶,聚氨酯橡胶,结晶型橡胶如天然橡胶等.

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*不论是纯胶硫化还是填充硫化胶,随交联密度增加,定伸应力和硬度也随之直线上升.

交联密度的大小通常是通过调整硫化体系中的硫化剂,促进剂,助硫化剂,活性剂等配合剂的品种和用量类实现.

有的促进剂只有一种功能,有的促进剂具有多种功能;如秋兰姆类,胍类和次磺酰胺类促进剂的活性很高.其硫化胶的定伸应力也比较高.

TMTD具有多种功能,兼有活化,促进及硫化作用,因此TMTD可以有效的提高定伸应力.

在配方设计中,为了保持硫化胶定伸应力恒定不变,需要减少多硫键含量而减少硫磺用量时,应当增加促进剂用量.使硫磺用量和促进剂用量之积(硫磺数量*促进剂用量)保持恒定.

·填充体系和定伸应力的关系:

*不同类型的填料对硫化胶定伸应力和硬度的影响是不同的:粒径小,活性大的填料,硫化胶定伸应力和硬度提高的幅度较大.随填料用量的增加,定伸应力和硬度也随之增大.

*结构性高的碳黑其定伸应力也高.