橡胶弹性体物理
详细讲解橡胶与弹性体TPE TPV TPU的区别与应用
一、橡胶与弹性体材料的区别橡胶作为化工工业专用语，在生产合成和加工领域的使用十分频繁。
但人们在理解或使用它时，往往会质疑它和弹性体是否为同一概念，两者之间有何区别，是否可以相互代用，为此让我们看一下在一些权威性的经典着作中对它们是如何定义的。
橡胶橡胶是一种有机高分子，分子量达到几十万。
它区别于其他工业材料之处分为4个方面：1.能在很大的温度范围内（-50-150 °C）保持高弹性；2.弹性模量低，比普通材料低3个数量级；3.形变大，伸长率最大可以达到1000%（一般材料小于1%）；4.拉伸时放热，而一般材料吸热；五，弹性随温度升高而增大，也于一般材料相反"（出处同定义二）。
由上可知，弹性体和橡胶的性能基本上都是重叠的，概括的说，就是"低模量，高延伸",但两者也并非完全相同，至少表现以下2个方面：1. 橡胶的优越特性往往需要通过交联（硫化）后才能充分发挥，而某些弹性体则不然。
2. 某些弹性体材料可以不经过配合，炼胶，硫化等传统的橡胶工艺而直接用塑料加工手段来制造产品。
所以弹性体的涵盖面比橡胶更广，如热塑性弹性体SBS就是典型例子。
弹性体定义一："凡是室温下受到变形力作用时在外形和尺寸两方面都会产生较大变化，而当外力去除后能在很大程度上（明显）恢复原样的大分子材料"（摘自"ASTM 1972年橡胶名词术语"）；定义二："在常温下呈现橡胶状弹性的高分子材料（包括橡胶和类橡胶物质）的总称，包括各种天然胶和合成胶"（摘自"橡胶工业词典"化工出版社1989年出版）。
从以上两项定义来理解，虽然他们的出处不同，阐述的具体用词也不同，但总的含义是相同的。
第一，弹性体都属于高分子材料；第二，在外力的做一下都会出现变形，而且变形量很大；第三，一旦外力去除，绝大部分的变形随之消失，仅有小部分甚至极小部分变形被永久保留下来，即所谓的永久变形。
第六章橡胶弹性
简单剪切实验能把高聚物宏观力学性能与它们内部 分子运动相联系，建立高聚物力学行为的分子理论。
（iii）均匀压缩（pressurizing,compress) 材料受到均匀压力压缩时发生的体积形变称压缩
应变（Δ）。
材料经压缩以后，体积由V0缩小为V，则 压缩应变： Δ = （V0 - V）/ V0 = DV / V0
2. 在恒定外力下，橡皮筋加热时是膨胀还是收缩？ 为什么？
熵弹性
由于高分子链的特点，橡皮筋将收缩。
橡胶在张力（拉力）的作用下产生形变，主要 是熵变化，即蜷曲的大分子链在张力的作用下 变得伸展，构象数减少。熵减少是不稳定的状 态，当加热时，有利于单键的内旋转，使之因 构象数增加而卷曲，所以在保持外界条件不变 时，升温会发生回缩现象。
➢形变量大（WHY？长链,柔性） 弹性形变量可高达1000％
➢弹性模量小,高弹模量约105N/m2 一般聚合物109N/m2，金属1010-11 N/m2
➢弹性模量随温度升高而增大 晶体材料的弹性模量随温度升高而减小。
➢形变有热效应——快速拉伸放热，形变回复吸热 金属材料与此相反。
晶体材料的弹性模量随着温度的升高而减小。 温度的升高导致原子间距由于热膨胀而增大， 由于原子间距增大，所以模量下降。
Rubber Products
具有橡胶弹性的条件：
柔性长链
使其卷曲分子在外力作用下通过链段 运动改变构象而舒展开来，除去外力 又恢复到卷曲状态
适度交联
可以阻止分子链间质心发生位移的 粘性流动，使其充分显示高弹性
Molecular movements
具有橡胶弹性的条件： 长链 足够柔性 交联
弹力球的物理实验原理
弹力球的物理实验原理弹力球是一种橡胶弹性体，具有较高的弹性特性，经常用于物理实验中研究弹性碰撞、能量转化以及动量守恒等原理。
以下是关于弹力球物理实验原理的详细解析。
1. 弹力球的弹性特性弹力球之所以具有较高的弹性特性，是因为它的材料是橡胶。
橡胶是一种高分子聚合物，由于其分子链能在应力作用下发生形变而迅速恢复到原始形状，因此使弹力球具有较好的回弹性能。
这种回弹性能可以通过材料的杨氏模量来量化表示。
2. 弹力球的能量转化在物理实验中，常常会用到弹力球与其他物体的碰撞。
在碰撞过程中，弹力球的能量会发生转化。
假设弹力球以一定速度撞击一个静止物体，由于弹力球的弹性特性使其能够产生弹力，即外力对弹力球做功，将能量转化为弹性势能。
当弹力球发生弹性形变后恢复到原始形状时，其弹性势能再次转化为动能，使弹力球重新以一定速度弹回。
3. 弹力球的动量守恒在弹力球与其他物体的碰撞中，动量守恒定律起着重要的作用。
动量守恒定律是指系统的总动量在碰撞过程中保持不变。
假设弹力球以一定速度与一个静止物体碰撞，根据动量守恒定律，碰撞前后系统的总动量保持不变。
当弹力球碰撞物体时，两者的动量发生改变，但它们之间的总动量保持恒定。
这意味着弹力球的动量在碰撞过程中会转移给其他物体，使其获得动量而移动。
4. 弹力球的反弹高度弹力球的反弹高度与以下因素有关：弹力球的初始撞击速度、弹力球的质量、撞击物体的质量、撞击物体的弹性特性。
当弹力球以一定速度撞击一个固定质量的物体时，根据动量守恒定律，弹力球的动量在碰撞过程中转移为物体的动量。
而在弹性碰撞过程中，物体会以一定速度反弹，使弹力球获得一部分与初始速度相等的速度，从而使其反弹的高度较高。
5. 弹力球的振动弹力球在打到坚固的表面或地板时，由于弹性力产生的反作用力会使弹力球反弹起来，并继续在空中进行振动。
这是因为弹力球在碰撞过程中发生了弹性形变，外力对弹力球做功并转化为弹性势能。
当弹力球恢复到原始形状时，弹性势能转化为动能，使弹力球获得速度和动量，从而在空中进行振动。
氯丁胶物理粘结原理
氯丁胶物理粘结原理一、氯丁胶的物理粘结原理氯丁胶，又称聚氯丁二烯橡胶，是一种具有优异化学稳定性和物理性能的弹性体。
其物理粘结原理主要是由于氯丁胶分子链的特殊结构和相互作用力所决定的。
氯丁胶的分子链由于含有大量的氯乙烯单体，使得分子链具有较高的极性。
在极性分子之间，由于分子间的偶极作用力，使得氯丁胶分子链之间产生相互吸引力，从而形成物理粘结。
氯丁胶还具有较好的亲水性，可以与许多亲水性物质发生相互作用。
当氯丁胶与亲水性物质接触时，分子间会发生氢键和范德华力等相互作用，进一步增强粘结效果。
二、氯丁胶物理粘结的应用氯丁胶由于其优异的物理粘结性能，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
1. 胶粘剂：氯丁胶可作为一种优良的胶粘剂，用于粘接橡胶、塑料、金属等材料。
其物理粘结原理使得氯丁胶能够牢固地粘合不同材料，具有较高的耐热性和耐化学性。
2. 密封材料：由于氯丁胶具有较好的耐候性和耐腐蚀性，常被用作密封材料，如用于汽车制造中的密封件、水管接头的密封等。
其物理粘结原理使得氯丁胶能够有效地阻止液体和气体的泄漏，提高密封性能。
3. 弹性制品：氯丁胶具有良好的弹性和耐磨性，常被用于制造各种弹性制品，如橡胶管、密封圈、橡胶手套等。
其物理粘结原理使得氯丁胶能够形成牢固的分子间粘结，提高产品的耐用性和使用寿命。
4. 医疗器械：氯丁胶具有较好的耐腐蚀性和生物相容性，常被用于制造医疗器械，如手术手套、导尿管等。
其物理粘结原理使得氯丁胶能够牢固地粘接医疗器械，确保其安全可靠。
总结：氯丁胶的物理粘结原理是由于其分子链的极性和分子间相互作用力所决定的。
由于其优异的物理粘结性能，氯丁胶在胶粘剂、密封材料、弹性制品和医疗器械等领域有着广泛的应用。
通过深入研究氯丁胶的物理粘结原理，可以进一步优化其应用性能，推动相关领域的发展。
详细讲解橡胶与弹性体TPE_TPV_TPU的区别与应用
一、橡胶与弹性体材料的区别橡胶作为化工工业专用语，在生产合成和加工领域的使用十分频繁。
但人们在理解或使用它时，往往会质疑它和弹性体是否为同一概念，两者之间有何区别，是否可以相互代用，为此让我们看一下在一些权威性的经典着作中对它们是如何定义的。
橡胶橡胶是一种有机高分子，分子量达到几十万。
它区别于其他工业材料之处分为4个方面：1.能在很大的温度范围内（-50-150 °C）保持高弹性；2.弹性模量低，比普通材料低3个数量级；3.形变大，伸长率最大可以达到1000%（一般材料小于1%）；4.拉伸时放热，而一般材料吸热；五，弹性随温度升高而增大，也于一般材料相反"（出处同定义二）。
由上可知，弹性体和橡胶的性能基本上都是重叠的，概括的说，就是"低模量，高延伸",但两者也并非完全相同，至少表现以下2个方面：1. 橡胶的优越特性往往需要通过交联（硫化）后才能充分发挥，而某些弹性体则不然。
2. 某些弹性体材料可以不经过配合，炼胶，硫化等传统的橡胶工艺而直接用塑料加工手段来制造产品。
所以弹性体的涵盖面比橡胶更广，如热塑性弹性体SBS就是典型例子。
弹性体定义一："凡是室温下受到变形力作用时在外形和尺寸两方面都会产生较大变化，而当外力去除后能在很大程度上（明显）恢复原样的大分子材料"（摘自"ASTM 1972年橡胶名词术语"）；定义二："在常温下呈现橡胶状弹性的高分子材料（包括橡胶和类橡胶物质）的总称，包括各种天然胶和合成胶"（摘自"橡胶工业词典"化工出版社1989年出版）。
从以上两项定义来理解，虽然他们的出处不同，阐述的具体用词也不同，但总的含义是相同的。
第一，弹性体都属于高分子材料；第二，在外力的做一下都会出现变形，而且变形量很大；第三，一旦外力去除，绝大部分的变形随之消失，仅有小部分甚至极小部分变形被永久保留下来，即所谓的永久变形。
6橡胶弹性
能弹性
晶体材料变形时，原处于平衡结点上的原子沿 应力方向伸长，原子间的引力加大，内能增加。载 荷去除后内能自发减小的过程将使变形回复。由于 晶体材料变形时微观有序度基本不变，则熵值基本 不变。
熵弹性的特点（与能弹性相反）：
1）应力和应变之间不保持单值、唯一的关系，与加载 路径有关；
2）弹性形变与时间有关，即弹性形变不是瞬时达到的； 3）弹性变形量大，一般在100%~1000%之间； 4）弹性模量较小； 5）绝热伸长时变热（放热），回复时吸热。
泊松比 0.21
0.25~0.33 0.31~0.34 0.32~0.36
0.45 0.5
材料名称 玻璃 石料
聚苯乙烯
低密度聚乙烯
赛璐珞 橡胶类
泊松比 0.25
0.16~0.34 0.33 0.38 0.39
0.49~0.5
泊松比数值
解释
0.5 0.0 0.49~0.499 0.20~0.40
缠结点 缠结点受聚合物分子量和温度的限制！！！！
缠结点？？？？？？
1）缠结点如何通过限制分子链的滑移起到临时交联点的作用？ 2）缠结点为什么只能在一定的温度范围内限制分子链的滑移？ 3）缠结点为什么只能在一定的时间范围内限制分子链的滑移？ 4）不同结构的聚合物的橡胶态温度与时间范围有何不同？ 5）不同分子量的聚合物的橡胶态范围有何不同？ 6）临时橡胶的运动特征和“永久”橡胶有何不同？
Dunlop Tire
Michelin Tire
中文定义
THE DEFINITION OF RUBBER
施加外力时发生大的形变、外力除 去后可以恢复的弹性材料称为橡胶
Rubber is a polymer which exhibits rubber elastic properties, i.e. a material which can be stretched to several times its original length without breaking and
橡胶弹性
E
柔量 Compliance
D
简单剪切Shear
剪切位移 S， 剪切角 ， 剪切面间距 d 剪切应变
S tg d
F A0
S f Therefore l T , P T P,l
Substitute (16) into (7’)
S f l T , P T P ,l
U S f T l T , P l T , P
热力学体系：橡皮试样 环境：外力（单轴拉伸）温度、压力 依据：热力学第一定律dU＝dQ－dW 热力学第二定律dQ＝TdS
tensile
f – tensile force dl – extended length P—所处大气压
dV—体积变化
l 0– Original length
First law of thermodynamics
Josiah Willard Gibbs (1839~1903)
G=H-TS
H、T、S分别为系统的焓Enthalpy、 热力学温度Temperature和熵Entropy
焓是一种热力学体系，对任何系统来说，焓的定义为：
H=U+PV
U为系统的内能；P为系统的压力，V为系统的体积
G=U+PV-TS
Making derivation 求导数
f ( ) TV T ( ) l V
u l
, ,
f T
*
拉伸力f（即应力σ ）对温度作图 。 结果：入＜10％时直线外推到T＝0K时， 通过坐标原点，由式＊＊得
高分子物理6 橡胶弹性
dV≈0
由 H=U+pV
H U l T ,P l T ,P
dH=dU+pdV
≈dU
（8）
再按照热力学定义
G H TS U PV TS
dG dU PdV VdPTdS SdT
将 dU TdS PdV fdl
dG fdl VdP SdT
所以
G f l T ,P
G S T l,P
上式的物理意义：外力作用在橡胶上，一方面使橡胶的
焓随伸长变化而变化，另一方面则引起橡胶的熵随伸长变
化而变化
这里需要说明一点，大多数参考书 张开/ 复旦大学 何
曼君 / 华东理工大学等书上都是：
f U T S
l T ,P
l T , p
上述两式实际上是一回事，因为橡胶在拉伸时，υ=0.5，
模量。 ②在不太大的外力作用下，橡胶可产生
很大的形变，可高达1000%以上，去除 外力后几乎能完全回复，给人以柔软而 富有弹性的感觉
③ 形变时有明显的热效应，绝热拉伸时 高聚物放热使温度升高，回缩时温度降 低（吸热）拉伸过程从高聚物中吸收热 量，使高聚物温度降低。
此外，拉伸的橡胶试样具有负的膨胀系 数，即拉伸的橡胶试样在受热时缩短 （定拉伸比）。
温度升高，分子链内各种运动单元
的热运动愈趋激烈，回缩力就愈大，因 此橡胶类物质的弹性模量随温度升高而 增高。
2）橡胶弹性与大分子结构的关系
① 链柔性：好 橡胶高分子链柔顺性好，内旋转容易。 如:硅橡胶（硅氧键） －Si－O－ 顺丁橡胶（孤立双键）－C－C＝C－C－
② 分子间作用力：小
如果聚合物分子链上极性基团过多，极 性过强，大分子间存在强烈的范德华力 或氢键，降低弹性。橡胶一般都是分子 间作用力较小或不含极性基团的化合物， 如天然橡胶、顺丁橡胶等。
橡胶弹性热力学
橡胶弹性的原因三：适度交联
无交联的情况
拉伸
回缩
建立交联点
有交联的情况
构成橡胶弹性体的三个要件：
(1) 必须由长链聚合物构成 (2) 聚合物链必须具有高度柔性 (3) 聚合物链必须为交联网络
热力学分析
dL
dL
f
ff
f
L
恒温条件下将原长度为 L0的橡胶带拉长 dL
dL
f
f
体系的内能受三个因素影响： (1)拉伸功 (2)体积变化功 (3)热量变化
Mc=W/N
交联密度的描述方法
(3)交联密度(? /V)：单位体积中的交联点数
? 为交联点总数
橡胶示例
天然橡胶
优点：1有较高的门尼粘度2加工性
能好，易与配合剂混合，且可与多数 合成橡胶并用。 缺点：1非极性橡胶，在非极性溶剂 中膨胀，故耐油、耐溶剂性差。2含
H
HH
－ －－
－C－C＝C－C－
－－
－
f ? ?? ?U ?? ? T ?? ?S ?? ? ?L ?T ,V ? ?L ?T ,V
f ? ?T ?? ?S ?? ? ?L ?T ,V
揭示了橡胶弹性的本质： 熵弹性
近期的研究表明，内能对聚合物高弹性也有一定的贡献，约占十分之一。
解释了形变的热效应
热
冷
W
热
冷
f ? ?T ?? ?S ?? ? ?L ?T ,V
异丁烯
丁基橡胶
气密性好，耐热、耐臭氧、耐化学药品。制 作各种轮胎的内胎、无内胎轮胎的气密层、 各种密封垫圈，在化学工业中作盛放腐蚀性 液体容器的衬里。
橡胶示例
H
H
C ＝C
CH 2
弹力：橡皮筋的物理学
弹力：橡皮筋的物理学橡皮筋是我们日常生活中常见的物品之一，它具有很强的弹性，可以被拉伸并恢复原状。
这种特性使得橡皮筋在各个领域都有广泛的应用，比如包装、运输、体育运动等。
那么，橡皮筋的弹性是如何产生的呢？它的弹性又是如何表现的呢？本文将从物理学的角度来解析橡皮筋的弹性原理。
一、橡皮筋的材料与结构橡皮筋通常由天然橡胶或合成橡胶制成。
这些材料具有高分子链结构，链与链之间通过化学键相连。
这种结构使得橡皮筋具有良好的弹性。
二、弹性力的产生当橡皮筋被拉伸时，链与链之间的化学键会受到外力的作用而发生变化。
在拉伸过程中，链之间的化学键会被拉伸，使得链变得更长。
同时，链与链之间的相互作用力也会增大。
这种相互作用力被称为弹性力。
三、胡克定律胡克定律是描述弹性体变形的基本定律。
它表明，当外力作用于弹性体上时，弹性体会发生形变，并产生与形变成正比的弹性力。
具体而言，胡克定律可以表示为F=kx，其中F是弹性力，k是弹性系数，x是形变量。
橡皮筋的弹性力与形变量之间的关系可以通过胡克定律来描述。
当橡皮筋被拉伸时，形变量x增大，弹性力F也随之增大。
当拉力达到一定程度时，橡皮筋会达到极限强度，无法再继续拉伸。
四、弹性势能的转化当橡皮筋被拉伸时，外力对橡皮筋做功，将能量转化为弹性势能。
弹性势能是橡皮筋在形变过程中储存的能量，当外力消失时，橡皮筋会释放出储存的弹性势能，恢复到原始状态。
五、应力与应变应力是指单位面积上的力，可以用来描述橡皮筋受到的拉力大小。
应变是指单位长度上的形变量，可以用来描述橡皮筋的拉伸程度。
应力与应变之间的关系可以通过应力-应变曲线来表示。
六、应力-应变曲线应力-应变曲线是描述材料力学性能的重要曲线之一。
对于橡皮筋来说，应力-应变曲线通常呈现出非线性的特点。
在拉伸过程中，橡皮筋的应变量逐渐增大，而应力也随之增大。
当拉力达到一定程度时，橡皮筋会发生断裂。
七、应用领域橡皮筋的弹性特性使得它在各个领域都有广泛的应用。
橡胶弹性的热力学方程
6.3 橡胶弹性的统计理论
橡胶发生形变后的回缩力主要是由熵变引起，而 熵变又与形变量大小有关，通过对熵变的计算可以 建立起橡胶的应力-应变关系：
回缩力 f
构象熵变化 △S
宏观形变量 λ
f
λ
对于橡胶交联网络，定义两个交联点之间的链段为网链；
等温等容条件下，外力对体系所做功等于自由能的
增加：
F U TS TS
Байду номын сангаас
1 2
NKT
(12
22
32
3)
W
F
1 2
NKT (12
22
32
3)
对于X轴方向上的单轴拉伸： λ1 =λ，λ2 =λ3
拉伸过程中试样体积不变： λ1λ2λ3 = 1
22
32
1
1
1
上式可变为： W 1 NKT (2 2 3)
d）交联网络形变时交联点之间距离位置的变化与 试样的宏观形变量呈比例，即符合“仿射原理”。
（理想交联网模型的基本假设条件 ）
仿射形变示意图
具体推导过程：
网链形变前的构象熵： S1 = C - Kβ2(Xi2 + Yi2 + Zi2) 网链形变后的构象熵：
S2 = C - Kβ2（λ12 Xi2 +λ22 Yi2 +λ32 Zi2） 形变后该网链的熵变化：
2
单位体积试样在等温条件下：
dW = fdL = σdλ
dW
d
NKT (
1
2 )
——交联橡胶状态方程式
高分子物理 橡胶弹性
Chapter 6
7.2 Thermodynamics Analysis
橡胶弹性的热力学分析
Development of the theory
橡胶弹性理论是在分子结构和热力学概念 的基础上发展起来的，分析过程大致可分 为三步：
松弛时间长 粘流态Tf ~Td
运动单元：分子整链，受外力作用而产生相对位移，且无法回复 力学特征：形变量更大(流动)， 模量更低
思考
X星球常年温度处于300~350C，你如何设计作为橡胶使用的 高分子材料?
月球阴、阳面温差极大，你如何为月球车设计橡胶材料?
Chapter 6
7.1 Rubber and Rubber Elasticity
Rubber Elasticity 橡胶弹性
指以天然橡胶为代表的一类高分子材料所表现出的大幅度、可逆形变的性质
高弹态是聚合物特有的力学状态，在Tg以上的非晶态聚合物处于高弹态
典型的代表是各种橡胶，其Tg≈-60~-20 C，在一般使用温度下呈高弹态 Tg是橡胶的使用温度下限，分解温度Td是使用温度上限
0.03
-0.42
0.25
PE显示负值 伸展的t构象能量低于无规线团 拉伸熔融的交联PE导致熵与能
均降低
NR与硅橡胶显示正值 伸展构象能量高于无规构象 PDMS有利构象为全反式，使分
子链卷曲
理想弹性体
U l T,V
0
f T
l,V
0
Chapter 6
7.3 Statistical Thermodynamics of Rubber Elasticity
Polymer Physics
橡胶各项性能简介
配方与各种物性之间的关系:各种橡胶制品都有它特定的使有用性能和工艺要求.为了满足它的物性要求需选择最适合的聚合物和配合剂进行合理的配方设计.首先要了解配方设计与硫化橡胶物理性能的关系.硫化橡胶的物理性能与配方的设计有密切关系，配方中所选用的材料品种、用量不同都会产生性能上的差异.一、拉伸强度拉伸强度是制品能够抵抗拉伸破坏的根限能力.它是橡胶制品一个重要指标之一.许多橡胶制品的寿命都直接与拉伸强度有关.如输送带的盖胶、橡胶减震器的持久性都是随着拉伸强度的增加而提高的. 拉伸强度与橡胶的结构有关，分了量较小时，分子间相互作用的次价健就较小.所以在外力大于分子间作用时、就会产生分子间的滑动而使材料破坏.反之分子量大、分子间的作用力增大，胶料的内聚力提高，拉伸时链段不易滑动，那么材料的破坏程度就小.凡影响分子间作用力的其它因素均对拉伸强度有影响.如NR/CR/CSM这些橡胶主链上有结晶性取代基，分子间的价力大大提高，拉伸强度也随着提高.也就是这些橡胶自补强性能好的主要原因之一.一般橡胶随着结晶度提高，拉伸强度增大.拉伸强度还根温度有关，高温下拉伸强度远远低于室温下的拉伸强度.拉伸强度根交联密度有关，随着交联密度的增加，拉伸强度增加，出现最大值后继续增加交联密度，拉伸强度会大幅下降.硫化橡胶的拉伸强度随着交联键能增加而减小.能产生拉伸结晶的天然橡胶，弱键早期断裂，有利于主健的取向结晶，因此会出现较高的拉伸强度.通过硫化体系，采用硫黄硫化，选择并用促进剂，DM/M/D也可以提高拉伸强度，（碳黑补强除外，因为碳黑生热作用），拉伸强度与填充剂的关系，补强剂是影响拉伸强度的重要因素之一，填料的料径越小，比表面积越大、表面活性越大补强性能越好.结晶橡胶的硫化胶，出现单调下降因为是自补强性非结晶橡胶如丁苯随着用量增加补强性能增加、过度使用会有下降趣向.低不和橡胶随着用量的增加达到最在值可保持不变. 拉伸强度与软化剂的关系加入软化剂会降低拉伸强度，但少量加入，一般在开练机7份以下，密练机在5份以下会改善分散，有利于提高拉伸强度.软化剂的不同对拉伸强度降低的程度也不同.一般天然橡胶适用于植物油类.非极性橡胶用芳烃油如SBR/IR/BR. .如IIR /EPDM用石腊油、环烷油.NBR/CR 用DBP/DOP.之类. 提高拉伸强度的其它放法有，用橡胶与树脂共混、橡胶化学改性、填料表面改性（如加桂烷等）二、撕裂强度橡胶的撕裂是由于材料中的裂纹或裂口受力时迅速扩大开裂而导至破坏现象.撕裂强度与拉伸没有直接关系.在许多情况下撕裂与拉伸是不成正比的.一般情况下，结晶橡胶比非结晶橡胶撕裂强高.撕裂强度与温度有关.除了天然橡胶外，高温下撕裂强度均有明显地下降.碳黑、白炭黑填充的橡胶其撕裂强度有明显地提高.撕裂强度与硫化体系有关.多硫键有较高的撕裂强度.硫黄用量高撕裂强度高.但过多的硫黄用量撕裂强度会显着地降低.使用平坦性较好的促进剂有利于提高撕裂强度. 撕裂强度与填充体系有关，各种补强填充如、碳黑、白炭黑、白艳华、氧化锌等，可获较高的撕裂强度.某些桂烷等偶联剂可以提高撕裂强度.通常加入软化剂会使撕裂强度下降.如石腊油会使丁苯胶的撕裂强度极为不利.而芳烃油就变化不大.如CM/NBR用酯类增塑剂比其它软化剂就影响小多了.三、定伸应力与硬度定伸应力与硬度是橡胶材料的刚度重要指标，是硫化胶产生一定形变所需要的力，与较大的拉伸形变有关，两者相关性较好，变化规律基本一至.橡胶分子量越大，有效交联定伸应力越大.为了得到规定的定伸应力，可对分子量较小的橡胶适当提高交联密度.凡能增加分子间作用力的结构因素.都能提高硫化胶的网洛抵抗变形能力.如CR/NBR/PU/NR等有较高的定伸应力.定伸应力与交联密度影响极大.不论是纯胶还是补强硫化胶，随着交联密度的增加，定伸应力与硬度也随之直线增加.通常是通过对硫化剂、促进剂、助硫化剂、活性剂等品种的调节来实现的.含硫的促进对提高定伸应力更有显着的效果.多硫健有利于提高定伸应力.填充剂能提高制品的定伸应力、硬度.补强性能越高、硬度越高，定伸应力就越高.定伸应力随着硬度的增加，填充的增加越高.相反软化剂的增加，硬度降低，定伸应力下降.除了增加补强剂外还有并用烷基酚醛树脂硬度可达95度、高苯乙烯树脂.使用树脂RS、促进剂H并用体系硬度可达85度等等.四、耐磨性耐磨耗性能表征是硫化胶抵抗摩察力作用下因表面破坏而使材料损耗的能力.是与橡胶制品使用寿命密切相关的力学性能.它的形式有； 1.磨损磨耗，在摩擦时表面上不平的尖锐的粗糙物不断地切割、乱擦.致使橡胶表面接触点被切割、扯断成微小的颗粒，从橡胶表面脱落下来、形成磨耗 .磨耗强度与压力成正比与拉伸强度成反比.随着回弹性提高而下降. 2.疲劳磨耗，与摩擦面相接触的硫化胶表面，在反复的过程中受周期性的压缩、剪切、拉伸等变形作用，使橡胶表面产生疲劳，并逐渐在其中产生微裂纹.这些裂纹的发展造成材料表面的微观剥落.疲劳磨耗随着橡胶的弹性模量、压力提高而增加，随着拉伸强度的降低而和疲劳性能变差而加大. 3.巻曲磨耗，橡胶下光滑的表面接触时，由于磨擦力的作用，使硫化胶表面不平的地方发生变形，并被撕裂破坏，成巻的脱落表面. 耐磨性能和硫化胶的主要力学性能有关.在设计配方时要设法平衡各种性能之间的关系.耐磨性与胶种之间关系最大，一般来讲NBR>BR>SSBR>SBR（EPDM）>NR>IR （IIR）>CR 耐磨性与硫化体系有关，适量地提高交联徎度能提高耐磨性能.单硫健越多耐磨性越好，这就是半有效硫化体系的耐磨性最好的道理.用CZ做第一促进剂的耐磨性能要比其它促进剂好，最佳的补强剂用量会提高一定的耐磨性能.合理地使用软化剂会能最小地降低耐磨性.如天然胶、丁苯胶用芳烃油. 有效地使用防老剂，可防止疲劳老化.提高碳黑的分散性可提高耐磨性能. 使用桂烷表面处理剂改性可大大地提高耐磨性能. 采用橡塑共混来提高耐磨性能，如丁睛与聚氯乙烯并用，所制造的纺织皮结. 用丁睛与三元尼龙并用，丁晴与酚醛树脂并用. 添加固体润滑剂和减磨性材料.如丁睛胶橡胶胶料中添加石墨、二硫化钼、氮化硅、碳纤维，可使硫化胶的磨擦系数降低，提高其耐磨性能.五，疲劳与疲劳破坏.硫化胶受到交变应力作用时，材料的结构和性能发生变化的现象叫疲劳.随着疲劳过徎的进行，导至材料破坏的现象叫做疲劳破坏. 1. 橡胶结构的影响，玻璃化温度低的橡胶耐疲劳性能好.有极性基团的橡胶耐疲劳性能差.分子内有庞大基团或侧基的橡胶，耐疲劳性能差、结构序列规整的橡胶，容易聚向结晶，耐疲劳性差. 2. 橡胶硫化体系影响，单硫健的硫化体系，疲劳性能最小，耐疲劳性能好，增加交联剂的用量会使硫化胶的疲劳性能下降.所以应尽量减少交联剂的用量. 3. 填充剂的影响，补强性能越小的填充剂影响越小，填充剂用量越大影响越大，应尽量少用填充剂. 4. 软化体系的影响，尽可能选用软化点低的非粘稠性软化剂；软化剂的用量尽可能多一些，相反高粘度软化剂不宜多用，如松焦油的耐疲劳性差，脂类增塑剂的耐疲劳性就好.六，弹性橡胶最宝贵特性是弹性.高弹性源于橡胶分子运动，完全由卷曲分子的构象变化所造成的，除去外力后能立即恢复原状，称理想的弹性体.橡胶分子之间的作用会妨碍分子链段运动，表现出粘性或粘度.所以说橡胶的特性是既有弹性又有粘性.影响弹性的因素有形变大小、作用时间、温度等.橡胶分子间的作用增大，分子链的规整性高时，易产生拉伸结晶，有利于强度提高，显示出高弹性.在通用橡胶中的天然、顺丁胶弹性最好，其次是丁睛、氯丁.丁苯与丁基较差. 弹性与交联密度有关，随着交联密度的增加，硫化胶的弹性增加，并出现最大值，交联密继续增加弹性呈下的趣势.适当地提高流化程度对弹性有利.在高弹性配合中选用硫黄与CZ并用、与促进D并用硫化胶的回弹性较高，滞后损失小. 弹性与填充体系有关，提高含胶率是提高弹性的最直接、最有效的办法，补强性越好的填充对弹性越不利. 弹性与软化剂的关系.软化剂与橡胶的相溶性有关，相溶性越小，弹性越差.如天然、顺丁、丁基加石腊油，优于加环烷油.丁睛加DOP 优于使用环烷油、芳烃油.一般来说增塑剂会降低橡胶的弹性，应尽量少用增塑剂.七，扯断伸长率（延伸率）扯断伸长率与拉伸强度有关，只有具有较高的拉伸强度，保证其在变形过程中不受破坏，才会有较高的伸长率.一般随着定伸应力和硬度增大则扯断伸长率下降，回弹性大、永久变形小，则扯断伸长率大.不同的橡胶，它的扯断伸长率不同，天然胶它的含胶率在80%以上时它的扯断伸长率可达1000%.在形变时易产生塑性流动的橡胶也会有较高的伸长率.如丁基橡胶. 扯断伸长率随着交联密度的提高而降低.制造高定伸制品，硫化程度不宜过高，可以稍欠硫或降低硫化剂用量.增加填充剂的用量会降低扯断伸长率，结构越高的补强剂，扯断伸长率越低，曾加软化剂的用量，可以获较大的扯断伸长。
丁基橡胶理化性质与质量指标
丁基橡胶理化性质与质量指标丁基橡胶，也被称为聚异戊二烯（Polyisoprene），是一种弹性体，具有良好的物理和化学性质，广泛用于橡胶制品、胶粘剂等领域。
下面将介绍丁基橡胶的理化性质和质量指标。
一、理化性质：1. 密度：丁基橡胶的密度为0.92-0.93 g/cm³，较低，因此比同体积的其他橡胶轻。
2. 硬度：丁基橡胶的硬度通常为50-60 Shore A，硬度较低，具有较好的弹性和柔软性。
3.拉伸强度：丁基橡胶具有较高的拉伸强度，通常在15-25MPa之间，能够保证橡胶制品在使用时的稳定性和耐久性。
4.伸长率：丁基橡胶的伸长率较高，通常在400%-700%之间，具有良好的延展性能。
5.热性能：丁基橡胶在常温下具有良好的耐热性，可承受高达100℃的温度；但在高温下容易发生氧化分解，硫化温度约为150℃。
此外，丁基橡胶还具有良好的抗冷性，可耐受低至-40℃的低温。
6.耐化学性：丁基橡胶具有良好的耐酸、碱和溶剂的性能，能够在酸碱介质中保持稳定。
二、质量指标：1.固含量：丁基橡胶的固含量是指在一定条件下橡胶中固态部分所占的百分比。
一般要求固含量大于90%，过低的固含量会影响橡胶制品的物理性能。
2. Mooney粘度：丁基橡胶的Mooney粘度是指在一定温度下，通过旋转快速剪切变形后，用光学方法测量得到的橡胶的粘度。
Mooney粘度反映了橡胶分子链的交联程度和粘度，一般要求Mooney粘度在40-70之间。
3.重量平均相对分子质量（Mw）：重量平均相对分子质量是指丁基橡胶分子链上所有单体的相对分子质量加权平均值。
Mw的大小反映了橡胶分子链的长度，一般要求Mw在100,000-1,000,000之间。
4.耐热氧化性：耐热氧化性是指丁基橡胶在高温条件下抗氧化性能的好坏。
一般要求丁基橡胶具有较好的耐热氧化性，能够在高温下长时间稳定使用。
5.纯度：纯度是指丁基橡胶中无杂质的程度。
杂质的存在可能会影响到丁基橡胶的性能和加工工艺。
丁腈橡胶杨氏模量 泊松比 密度
标题：探索丁腈橡胶杨氏模量、泊松比和密度的关系在材料科学领域，丁腈橡胶一直备受关注，其杨氏模量、泊松比和密度等物理性质对于材料的性能具有重要影响。
本文将就丁腈橡胶的这些关键性质展开深入探讨，并对其相关性进行分析。
在全面评估的基础上，我们将从简单入手，逐步深入，以便读者全面、深刻地理解丁腈橡胶的特性。
一、丁腈橡胶的杨氏模量丁腈橡胶是一种聚合物弹性体，在实际应用中，其杨氏模量是一个重要的物理参数。
我们知道，杨氏模量是用来描述材料抵抗形变的能力，也就是材料的刚度。
对于丁腈橡胶而言，其分子链结构以及化学成分都决定了其杨氏模量的大小。
根据实验数据，丁腈橡胶的杨氏模量通常在几百兆帕斯卡（MPa）到数千兆帕斯卡之间，这意味着它具有较好的弹性和柔韧性。
二、丁腈橡胶的泊松比泊松比是另一个重要的材料物理性质，它描述了材料在受力后横向收缩与纵向伸长的比率。
对于丁腈橡胶而言，其泊松比通常在0.3到0.5之间，这表明了在受力后丁腈橡胶呈现出较大的横向收缩。
泊松比的大小与杨氏模量之间存在一定关系，它们共同影响了材料的力学性能和形变行为。
三、丁腈橡胶的密度密度是一个用来描述物质紧密程度的物理量，对于丁腈橡胶而言，其密度通常在大约1.0克/立方厘米左右。
与其他弹性体材料相比，丁腈橡胶具有较低的密度，这使得它在一些特定应用场景下具有独特的优势，如降低整体重量、提高材料利用率等。
从以上对丁腈橡胶的杨氏模量、泊松比和密度的基本介绍可以看出，这些物理性质并不是相互独立的，它们之间存在着一定内在关系。
杨氏模量决定了材料的刚度和抗形变能力，而泊松比则揭示了材料在受力后的形变方式，而密度则影响了材料的整体性能和应用。
在材料工程设计和实际应用中，我们需要综合考虑这些因素，以便更好地发挥丁腈橡胶的性能优势。
总结回顾通过本文的介绍，我们对于丁腈橡胶的杨氏模量、泊松比和密度有了更深入的了解。
这些物理性质不仅影响着丁腈橡胶的力学性能，也在一定程度上决定了其在工程应用中的适用性。
DIN 53505-2000(C)橡胶和弹性体 按照肖氏 A和肖氏D 的硬度测试标准
1适用范围本标准中介绍的测试方法可以用于确定弹性体产品和样品的硬度。
测量值同其黏性-弹性有关，特别是DIN 53504提及的张力数值。
与肖氏A硬度测量一起可以在10 - 90 肖氏A范围内使用。
硬度较高的样品适合用肖氏D硬度测量仪。
一种用于中间硬度范围测量的方法是按照DIN 53519-1，利用直径为2.5 mm的球体确定球压硬度。
较软的样品可以用直径为5.0 mm的球体测量，较硬的样品则用DIN EN ISO 2039-1规定的硬度测量仪进行测量。
在DIN53519-2中介绍的测试方法适合那些因尺寸较小而不适合按DIN53519-1进行测量的样品，其硬度在其间范围内的球压硬度。
关于各种不同硬度的测试方法应用范围，参阅附件A。
2引用标准本标准包含以标明日期和未标明日期方式引用的其它发行物的规定条款.这种标准引用在文本的各个部分均有引用标注,并且相关发行物列在其后.涉及到标明日期的引用文件,时,如果该文件是通过变动或修订制订的,那么其此后的变动或者修订属于本标准内容.涉及的未标明日期的文件,列入参考的相关反省物的最新版本有效。
DIN 51220原材料测试设备-对原材料测试设备的要求及其检验和标定总则DIN 53504拉力检验中橡胶和弹性体的测试-抗断裂性的确定、抗拉强度、断裂延伸和拉伸测试中的张力值DIN 53519-1弹性体测试-软橡胶球压硬度的确定，国际橡胶等级（IRHD）- 标准样品硬度测试DIN 53519-2弹性体测试-软橡胶球压硬度的确定，国际橡胶硬度等级（IRHD）尺寸较小的样品硬度测试-微观硬度测试DIN 53541橡胶和弹性体测试室-通过硬度测量确定结晶化DIN 53545橡胶和弹性体测试-低温下弹性体性状的确定（低温状态）- 基理、测试方法DIN 53598-1来自弹性体和塑料测试选例的采样的统计计算DIN EN ISO 2039-1塑料-硬度的确定-第1部分：球体压入测试（ISO 2039-1：1993）；德文版本 EN ISO 2039-1：1996DIN ISO 5725-1测量方法和测量结果的准确度（正确度和精确度）第1部分：通用基理和术语（ISO 5725 – 1:1994）3术语3.1肖氏硬度在定义的弹力作用下，一定形状的物体对压入(作用力)的阻抗。
橡胶材料的力学性质
橡胶材料的力学性质人类很早便开始了对于天然高分子材料的利用，其中比如天然橡胶，淀粉，蚕丝等。
人类从一百年前便就开始着手了对于大分子材料的人工合成实验。
虽然随着逐步发达的工业生产，高分子材料的应用场景与应用能力逐渐增多增强，但是人们对于自己所合成的产物的结构模型没有一个非常清楚的认识。
直到20世纪30年代人们才通过多方面的研究认证，确认了这些聚合物是由链状大分子错综交缠在一起而形成的。
类似于橡胶这种材料，它们具有几何关系和物理性质并非线性相关的的性质。
必须得到它准确并且合适的本构关系进行描述它比较复杂的形变性质。
所以本文主要介绍在不同的理论体系下，人们所提出的橡胶材料的本构模型。
本文先从基本概念入手，对于分子统计学本构模型的假设条件进行解释，然后在此基础上对于目前已经成熟存在的本构模型进行了梳理。
出于对它的极大工业要求，它的产量正在节节升高。
之所以高分子材料获得了如此巨大的发展，原因就是它们所独有的物理特性和化学特性。
诸如高弹性，黏弹性，成纤性与成膜性，坚韧性等。
对于这些力学性质的原因，人们抽象出链状大分子模型，用以解释这种结构特性。
因为高分子材料的大规模投入生产实践，高分子链构型的研究也开始成为学术界的一个核心课题。
因为材料的性质由材料的结构所决定。
只有柔性链才有构象统计的问题，当然在绝大多数有机聚合物分子中，无论是人工合成的还是天然的都是柔性链分子。
Staudinger于1920年就明确提出聚苯乙烯和聚甲醛的链分子式，后面也被很多科学家不断加以确认。
这在当时是非常宝贵的认识，因为那时占优势的倾向性观点是认为所谓高分子实际是一种缔合物，类似于胶体化合物。
但他则坚持链状大分子概念，认为聚合物晶体的尺寸与聚合物分子尺寸没有必然的关系。
很多具有互相交联的结构呈现网状形态的聚合物有比较悠久的历史，如硫化的天然橡胶，热固性的酚醛塑料等，至今它们仍被广泛使用，而且仍然显示着无可取代的性能与作用。
之所以这样，交联网状结构的作用是非常重要的。
弹性体的杨氏模量与刚度分析
弹性体的杨氏模量与刚度分析引言：在物理学中，弹性体的杨氏模量与刚度是描述物体弹性特性的重要参数。
通过对弹性体的杨氏模量和刚度进行分析，可以深入了解材料的力学性质，为工程设计和材料研究提供指导。
本文将通过介绍弹性体、杨氏模量和刚度的基本概念，以及分析二者之间的关系，探讨弹性体的力学行为。
一、弹性体的基本概念弹性体是指在受到外力作用后能够恢复原状的物质。
其最显著的特征是在一定应力范围内，应变与应力成正比，即满足胡克定律。
弹性体常见于柔软的橡胶、橡皮和金属等材料，且其应变随外力消失时而消失。
二、杨氏模量的定义与计算杨氏模量是用来描述物质在受力后的弹性变形程度的参数。
它定义为单位截面积上的应力与应变之比。
计算杨氏模量的公式为：E = σ / ε，其中 E 表示杨氏模量，σ 表示应力，ε 表示应变。
三、刚度的定义与计算刚度是指弹性体在外力作用下所产生的抵抗力的大小。
刚度越大，表示物体对应力的反应越大，即越难弯曲和拉伸。
弹性体的刚度可以通过计算弹性模量和材料的几何形状来确定。
刚度与杨氏模量相关，其中刚度的计算公式为：k = E * A / L，其中 k 表示刚度，E 表示杨氏模量，A 表示截面积，L 表示长度。
四、弹性体的杨氏模量与刚度的关系从上述计算公式可以看出，弹性体的杨氏模量和刚度是相互关联的，它们之间存在直接的数学关系。
当其他条件不变时，杨氏模量越大，弹性体的刚度也越大，即对外力的反应能力更强。
反之，杨氏模量越小，弹性体的刚度也越小，对外力的反应能力相对较弱。
因此，弹性体的杨氏模量是衡量其刚度的重要指标。
五、工程应用与深入研究弹性体的杨氏模量和刚度在工程设计和材料研究中起到关键的作用。
在建筑结构设计中，需要根据材料的强度和刚度，选取合适的材料以满足结构设计的要求。
在汽车和航空航天领域，对弹性体的杨氏模量和刚度的研究可以优化材料的性能，提高整车的性能和耐久性。
同时，对于弹性体的杨氏模量和刚度的研究也可以深入探索材料的微观结构和物理性质。
TPV(热塑性硫化橡胶)基本特性及介绍
TPV(热塑性硫化橡胶)基本特性及介绍基本介绍英文：Thermoplastic Vulcanizate，是高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料。
TPV常温下的物理性能和功能类似于热固性橡胶EPDM，在高温下表现为热塑性塑料PP的特性，可以快速经济和方便地加工成型。
不透明米黄色颗粒。
项目纯树脂阻燃颜色黑色和本色本色和黑色密度（kg/cm3）0.948-0.98 1.15-1.24洛氏硬度（D）40A-60D75A-98A成型收缩率（%）拉伸应力（MPa） 1.5-10 2.7-7.2抗张强度（MPa）4-20 6.3-13.9生长率（%）400-600540-630脆化温度（℃）-60-60熔融温度（℃）热变形温度（1.8MPa）生产厂家1981年孟山都首次推出，目前全球的生产厂家主要有美国埃克森美孚的山都平Santoprene、土耳其Ravago Enflex-V英菲力、荷兰DSM的SARLINK、韩国乐天，目前国内TPV发展较慢。
常用牌号由于弹性体的硬度范围广，用途种类多，产品型号多，所以常根据客人要求进行定制。
产品系列美国山都平系列：主要特性1.物理性能：比重轻，不透明，外观质量均匀，表面档次高，手感好，易染色，极低的收缩率2.力学性能：压缩永久变形量弹性体中最低；抗动态疲劳性；良好的耐磨性，比TPU稍差；较好的粘接能力，能与PP、PC、ABS、PS、PET及共混物、P A以及金属进行粘接3.耐热性能：可在-50到125℃的温度下长期使用，短期使用温度可达到135，低温下的柔韧性4.燃烧性能：可达到UL94V0等级5.化学稳定性：对水基酸碱液体、极性油品具有出色的抗侵蚀能力；耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下；优良的耐酸碱性能，对酸碱类清洁剂均有很强抵抗力，在酸碱环境下长时间使用后仍能保持原有特性6.电性能：优异的电绝缘性能7.耐候性能：极优的耐臭氧、耐侯性、抗老化、耐紫外线性能8.加工性：无毒，反复使用六次性能无明显下降，加工时候易出现流痕，不需要硫化，可直接通过注射、挤出、压延、吹塑等方式加工成型，能缩短加工工艺流程，降低加工成本，易于焊接应用分类密封件：建筑行业密封条、车窗密封条、三角窗、玻璃导槽、前后风挡玻璃包边、建筑伸缩缝、密封条、供排水管密封件电气领域：汽车高压点火线的护套或者绝缘层、矿山电缆、数控同轴电缆、普通及高档电线电缆绝缘层及护套、耳机线外皮、耳机线接头、电源插座、插头与护套缓冲垫片：五金工具手柄、密封圈、垫片、道路安全设施、缓冲防撞部件日常用品：电筒外壳、儿童玩具、玩具轮胎、高尔夫袋、剪刀、牙刷、鱼竿、运动器材、厨房用品等产品的手柄握把、电池、无线电话机外壳及电子变压器外壳护套医疗用品：针塞、瓶塞、吸管、套管等软胶件加工工艺干燥：在80-85℃下干燥3小时注塑温度：200-235℃模具温度：10-50℃；扫一扫关注微信公众号：luolong61，了解更多注塑行业相关知识。
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最常见的是化学交联
四官能度
三官能度
理想网络：完整的网络，无悬挂链、悬挂环 网链：交联点之间的链
官能度f：交汇于一个交联点的网链数
交联密度的描述方法
(１)网链密度(N/Ｖ)：单位体积内所含网链数
交联密度的描述方法
(2) 网链分子量：重量除以网链摩尔数
W V N A N A Mc N / NA N N /V
橡胶弹性
橡胶弹性的特征：
小应力下可逆大形变
橡胶弹性的本质:熵弹性
橡胶弹性的条件一：分子链长
橡胶弹性的条件二：柔性高
H H
H H H H H H H H
~2 kcal
~0.5 kcal
室温下分子动能
(RT=8.31´300J/mol=2.5kJ/mol)
橡胶弹性的条件三：轻度交联
无交联的情况
拉伸
N 2 x y z r0 3 i i i
2 0i 2 0i 2 0i
3k N 2 2 2 2 DS - r ( 1 ) ( 1 ) ( 0 1 2 3 - 1) 2 2nl 3 2 r Nk 0 2 2 2 - ( 1 2 3 - 3) 2 nl 2 Nk 2 2 2 - (1 2 3 - 3) 2
橡胶示例
H
C＝C CH2
H
Cl
C＝C CH2
CH2
CH2
n
H
n
顺丁橡胶
氯丁橡胶
橡胶示例
H H H
－ －
－ －
－
－
－C－C＝C－C H CH3
C
0.6~3%
异戊二烯
异丁烯
丁基橡胶
H
CH2
－ －
－ －
CH2
H
C－
H
橡胶示例
H H CH2
丁二烯
CH2
50-80%
C
H
－ － C
－ －
C＝C
H
H
CN
n
丙烯腈
a，b，c
a 1a0 , b 2b0 , c 3c0
(2)相似形变假定
任一根网链 拉伸前末端距矢量为
微观变化
z
r0 ( x0 , y0 , z0 )
r ( x, y , z )
r0 ( x 0 , y0 , z0 )
拉伸后末端距矢量为 r ( x, y , z )
G f L p ,T
橡胶网络所受工程应力为：
f 1 G 1 G 1 G s A0 A0 L p ,T A0 L0 ( L / L0 ) p ,T V p ,T
NkT -2 s ( - ) V
N根网链
3k 2 2 2 2 2 2 DS DS i - ( 1 ) x ( 1 ) y ( 1 ) z 0i 2 0i 3 0i 2 1 2nl i i i
由勾股定理：
2 2 2 2 r x y z i 0i 0i 0i i i i i
单向拉伸，设为x轴： 1=
拉伸过程体积不变：
1
xyz x 2 y 3 z
×23=1 2=3=1/1/2 代入
NkT 2 -1 DG ( 2 - 3) 2
2
3
NkT 2 -1 DG ( 2 - 3) 2
2 z0
2 y0
2 x0
r02
由各向同性假设：
1 N 2 2 x y z r0i r0 3 i 3 i i i
2 0i 2 0i 2 0i
3k 2 2 2 2 2 2 DS DSi - ( - 1) x0i (2 - 1) y0i (3 - 1) z0i 2 1 2nl i i i
交联密度的描述方法
(3)交联点密度(m/V)：单位体积中的交联点数
m为交联点总数
网链数与交联点数的关系
N个网链有2N个链端 每f个链端结合为一个交联点 故 m = 2N/f
橡胶状态方程-相似模型
理想气体状态方程：PV=nRT
虎克弹性体状态方程：s = Ee
橡胶弹性体状态方程：s = XXXe
基本假定
橡胶网络往往不理想，悬挂环与悬挂链不承担应力
悬挂链亦
称松链
悬挂链应从网链总数中扣除
交联前分子量为M，每根交联前的分子 链产生两个松链，则体系中松链数为
N A
M
2
N A
2 N A N A 2M c N 1 Mc M Mc M V
扣除
理想网络密度
NkT 1 s - 2 V
3 DG NkT (2 - 1) 2
1 2 DGm - RT - f2 2
1 1 1
干网络体积为1，总体积为V， V = 3 1/V =f2 V = 1/ f2
体系中含n1摩尔溶剂，其摩尔体积为V1：
3
1
f2
1 n1V1
回缩
建立交联点
有交联的情况
构成弹性体的三个要件：
(1) 必须由长链聚合物构成
(2) 聚合物链必须具有高度柔性
(3) 聚合物链必须为交联网络
天然橡胶
橡胶示例
－
－C－C＝C－C－ H CH3 H
－ －
－ －
－
H
H
H
橡胶示例
H C＝C CH2 CH2
~75%
H － － H
C－C
－
n
H H
丁苯橡胶
NkT 1 s - 2 V
nRT 1 s - 2 V
网链密度越高，应力越大 固定伸长
温度越高，应力越大
伸长越大，应力越大
W
heat
W
NkT 1 s - 2 V
nRT 1 s - 2 V
丁腈橡胶
橡胶示例
－ －
－ － C
－ －
C
C
H
H
<50%
CH3 H
丙烯
－ －
C
>50%
H
HHBiblioteka H乙烯乙丙橡胶
橡胶示例
CH3 CH3－Si
CH3 O－Si CH3
n
CH3 O-Si－CH3
CH3
CH3
硅橡胶
物理交联，
玻璃区或晶
区作为交联
点
Polystyrene Polybutadiene Polystyrene
y
x
±ä ÐÎ Ç°º ó µ Ä×ø ±ê 关系Î ª
x '1 x0 , y '2 y0 , z '3 z0
(2)相似形变假定
DL
样品宏观尺寸的变 化率等于网链微观
坐标的变化率
f f
DL
1 = ’ 1 2 = ’ 2 3 = ’ 3
f
f
Boltzmann 熵公式 S = kln
1 s - 2 Mc
N A
2M c N 1 Mc M V
RT
有效网链密度为： 状态方程修正为：
2M c 1 s 1 - 2 Mc M
大应变处的大偏差：结晶
RT
例2-4：273K时，用450N的力能使某橡胶带保持一定 伸长状态。323K时，使该橡胶带保持同样伸长状态的 外力应为多大？
计算点
实验曲线
实验现象：橡胶样品的模量在拉伸过程中逐步下降， 在拉伸大约100%时模量会降到初始值的三分之一
WHY? 交联点缠结
与实验数据的比较
2.4 2.0
NR A
Stress s MPa
1.6
1.2
实验曲线
小拉伸比时
小负偏差
0.8
大拉伸比时
状态方程
大正偏差
0.4 0
1
2
3
4
5
Strain
小拉伸比时负偏差的原因
一根网链
3k 2 2 2 2 2 2 D S i S - S 0 - ( 1 ) x ( 1 ) y ( 1 ) z 1 0 2 0 3 0 2 2nl
N根网链
3k 2 2 2 2 2 2 DS DS i - ( - 1) x0i (2 - 1) y0i (3 - 1) z 0i 2 1 2nl i i i
NkT V 1 2 可知在其它条件不变的情况下：
由 s 解：
f1 s 1 T1 f 2 s 2 T2
所以外力为：
f 323 K
450 323 530 N 273
2.11 溶胀网络
溶胀过程可看作是两个过程的迭加，即溶剂与网链的混合过 程与网络弹性体的形变过程 混合过程中溶剂的偏摩尔自由能(化学位)小于零：
(1)只考虑熵的贡献，不考虑构象能，即G = -TS
(2)只考虑弹性，不考虑粘性(即不考虑塑性流动)
(3)拉伸过程体积不变
准基本假定
(1)网链的末端距具有高斯分布（自由连接链，等同于各 向同性） 链的一端处于直角坐标系的原点，另一端出现在体元 dxdydz中的几率为：
3 ( x, y , z ) 2 2nl
3/ 2
3( x 2 y 2 z 2 ) exp 2 2 nl
z
r 其中 nl2 为高斯链即自 由连接链的均方末端距 O