第六章 橡胶弹性
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第六章 橡胶弹性 第七章 聚合物的粘弹性 第八章 聚合物的流变性 第九章 聚合物表面与界面 第十章 聚合物的电、热和光学性能 第十一章 聚合物的屈服和断裂 讲座 高分子物理在PPR开发中的应用 总复习 6学时 6学时 3学时 4学时 5学时 6学时 3学时 3学时 共36学时
第六章 橡胶弹性
橡胶弹性的特点:
(3) 弹性模量小 橡胶 一般聚合物 金属
H H H H H H H H H
105N/m2 109 N/m2 1010－1011 N/m2
H
~2 kcal
~0.5 kcal
室温下分子动能(RT=8.31300J/mol=2.5kJ/mol)
(4) 弹性模量随温度升高而升高
W
热
冷
橡胶示例3
H C＝C CH2
H CH2
Cl C＝C
n
CH2 H
CH2
n
顺丁橡胶
氯丁橡胶
顺丁橡胶的线形结构规整度高，分子量高且分布 宽，具有优良的物理机械性能和加工性能。在拉 伸状态下具有高定向熵和高结晶性，有提高强度 的作用。玻璃化温度 (Tg) 为 -100℃ ，能在较 低温度下仍保持分子链的运动，具有理想的耐寒。 顺丁橡胶耐磨性优异，动弯曲时生热低，有较高 的动态模量及较好的耐氧化性能，与天然橡胶和 丁苯橡胶相比，弹性高，耐屈挠性和动态性能等 综合性能，但顺丁橡胶抗湿滑性差，撕裂强度和 拉伸强度较低，冷流性大，加工性能较差。 顺丁橡胶主要用于轮胎业，用于制造轮胎、胎面、 胎侧等，以其高弹性，尤在汽车中用量最大，与 丁苯橡胶并用生产车胎胎面。
Hard
SBS
交联密度的描述方法
(1)网链密度(N1=N/Ｖ):单位体积内所含网链数
网链：交联点之间的链
理想网络(a)四官能度
(b)三官能度
交联密度的描述方法
(2)交联点密度(μ/Ｖ):单位体积内所含交联点数 设交联点的官能度为φ，则有
V
2
N1
交联密度的描述方法
(3)网链分子量：密度()除以网链密度(N/V)
6.1.2 构成橡胶弹性体的结构条件 (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
交联橡胶有高弹性，而未交联橡胶，分子位移， 发生永久形变⇒必须硫化。
无交联的情况
拉伸
回缩
建立交联点
有交联的情况
6.1.3 交联
化学交联：
橡胶的硫化
物理交联
Soft
天然橡胶
橡胶示例1
－ －
－
－C－C＝C－C－
CH3 H H
－ －
－
H
H
H
天然橡胶的弹性 其生胶及交联密度不太高的硫化胶的弹性是高的。例如在 0-100℃范围内， 回弹性在 50-85℃之间，其弹性模量仅为钢的 1/3000 ，伸长率可达 1000%， 拉伸到350%后，缩回永久变形仅为15%，天然橡胶的弹性较高，在通用橡胶 中仅次于顺丁橡胶。 天然橡胶的强度 在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。 天然橡胶的电性能 天然橡胶是非极性物质，是一种较好的绝缘材料。当天然橡胶硫化后，因 引入极性因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。 天然橡胶的耐介质性能 天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。 天然橡胶主要用途 天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉 和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、 医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的轮胎；工业上用的运 输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶 鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为主要原料制造的，国防上使用的飞机、 大炮、坦克，甚至尖端科技领域里的火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞 机等都需要大量的橡胶零部件。
橡胶示例2
H H － － H CH2 C－C －
n
C＝C
CH2
~75%
H H
丁苯橡胶
丁苯橡胶（ SBR ）的数均分子量为1.5－ 4*105 ， 重均分子量为 2－10*105 ，通用丁苯橡胶的玻璃 化温度为 -55℃ ，结合苯乙烯量大的丁苯橡胶玻 璃化温度高。 SBR 具有较好的综合性能，它的机械性能、加工 性能和制品使用性能均与天然橡胶相近，其中耐 磨、耐老化、永久变形和硫化速度等特性优于天 然橡胶。 SBR 可代替天然橡胶使用，而且可与天然橡胶、 顺丁橡胶并用。主要用于充气轮胎，其次用于胶 鞋、胶管、胶带、胶布及模型制品。世界上生产 的丁苯橡胶有 75% 用于轮胎。丁苯橡胶还可用于 制造透明性软质件、医疗器械、食品容器、文化 用品和汽车内装饰件等。溶液聚合丁苯橡胶是制 造安全节能子午线轮胎和制作胶鞋等的理想原料。
Mc
N A
N /V
交联密度的描述方法
(4)环度(cycle rank) 将一个网络变成一个不含任何闭合环的树状 结构所必须打破的链数 μ＝5，φ＝4 N＝10 ξ＝6
环度(cycle rank)
交联点数： = 2N/
将所有交联点串起来需要生成的链数为2N/-1，即 为未打断的键数，故实际打断链数为
W W
热
冷
（5）形变时有热效应，橡胶样条快 速拉伸时，温度升高（放热）
高弹形变的本质： 高弹性是一种熵弹性。
橡胶弹性是由熵变引起的，在外力作用下，橡胶 分子链由卷曲状态变为伸展状态，熵减小，当外 力移去后，由于热运动，分子链自发地趋向熵增 大的状态，分子链由伸展再回复卷曲状态，因而
形变可逆。
气体弹性的本质也是熵弹性。
6.1 基本概念
橡胶－－－施加外力时发生大的形变，外力 除去后可以回复的弹性材料。
6.1.1 橡胶弹性
1.形变量大，可高达1000% 2.形变基本完全恢复
高分子材料具有弹性的原因：
1.形变量大，可高达1000%
柔性长链
2
h Zb C n nl
2
2 0
hmax Zb nl sin
橡胶示例7
CH3 O－Si
CH3
n
CH3
CH3－Si CH3
CH3 Si－CH3
CH3
硅橡胶
在众多的合成橡胶中，硅橡胶是在其中的佼佼者。它具有无“ 面不改色 ” ，仍不失原有的 强度和弹性。硅像橡胶还有良好的电绝缘性、耐氧老化性、 耐光老化性以及防霉性、化学稳定性等。由于具有了这些优 异的性能，使得硅橡胶在现代医学中获得了十分广泛又重要 的用途。近些年来，由医院、科研单位和工厂共同协作，试 制成功了多种硅橡胶医疗用品。 硅橡胶防噪音耳塞：佩戴舒适，能很好的阻隔噪音，保护耳 膜。 硅 橡 胶 人造 血 管 ：具 有 特 殊的 生 理 机能 ， 能 做到 与 人体 “ 亲密无间 ” ，人的机体也不排斥它，经过一定时间， 就会与人体组织完全结合起来，稳定性极为良好。 硅橡胶鼓膜修补片：其片薄而柔软，光洁度和韧性都良好。 是修补耳膜的理想材料，且操作简便，效果颇佳。
抵抗度极限， 热－ NEOPRENE 具有一实用高温，连续使用范围 80 － 95℃ ，在这个范围内，它显示出良好的物理特性，间竭 使用的话，特殊配方则可达到 120℃ ，超过这个极限并 不会使 NEOPRENE 软化或熔化，但是可能会造成硬化或弹 性丧失。 冷－在 -20℃ 到 -25℃ 使用，性能只有轻微改变，低于 这个温度则在脆化温度，（ -40℃）之前逐渐硬化，特殊 配方则允许使用温度低达-55℃ 。显着的抗腊、脂肪、油 类、润滑油及多种石油品性能。 良好的抗碱、稀释矿物酸和无机盐溶液等性能。 适当配方下具良好臭氧，天候性能。 可明显地长期浸于水中或埋于士壤下。 抗弯曲性，扭曲性显着，抗压缩良好。 使用 NEOPRENE 制造的产品包括：电线电缆外被层、工业 用垫片、胶管、皮带、胶布、建筑工程用填缝剂、结构承 轴、发泡制品、多种接着剂、涂料、工业用 / 农业用 / 汽车用、压出 / 压模制品，还有多种鞋业、纸业、包装 业、建筑业等消费性制品。
橡胶示例6
H C H C
－ －
－ －
－ －
C
H
H
<50%
CH3 H
丙烯
－ － C
>50%
H
H
乙烯
乙丙橡胶
乙丙橡胶与其他天然及合成橡胶相比，最大的特点是分子 链上不含有供硫化的双键，所以只能采用过氧化物进行自 由基型的链转移硫化。正是由于不含双键，所以它是所有 合成橡胶中耐臭氧、耐化学品、耐老化、耐候性最佳的品 种。同时乙丙橡胶的密度又是弹性体中最小的，其优异的 电性能耐油性能使它在电线电缆、汽车部件、耐热密封件、 传送带和日用生活品等方面都得到广泛应用。 乙丙橡胶的缺点是硫化速率较慢、粘接性能较差。 乙丙 橡胶主要应用于制造橡胶制品，塑料改性和油品添加剂等。 乙丙橡胶中由于主链不含双键，具有优异的耐候、耐臭氧、 耐热、耐酸碱性能，电绝缘性好，防水，耐极性有机溶剂。
橡胶示例5
H C＝C H CH2
丁二烯
CH2
50-80%
C
H
－ － C
丙烯腈
－ －
H
H
CN
n
丁腈橡胶
冷丁腈橡胶的分子链是规则的线型结构，其物理机械性能 和工艺性能较好，胶片光滑，压延压出的半性优异的弹性体。 由于 NBR 分子结构中含有腈基，因而具有较高的对油如 矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂的稳定性。丁腈橡胶 的耐油性优于天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶，较其它橡 胶有更宽的使用温度，能在 120℃下长期使用。丁腈橡胶 还具有良好的耐低温性，脆点为-55℃ 。 丁腈橡胶中存在易被电场极化的腈基，而降低了介电性能， 属半导体橡胶。 NBR 作为一种耐油性优异的合成橡胶，广泛用于燃料、油 压系统为主的胶管和密封件。
橡胶品种很多，分类方法也不统一
1）按材料来源可分为：天然橡胶和合成橡胶两大类。 2）按其性能和用途可分为：通用橡胶和特种橡胶两大类。 凡是性能与天然橡胶相同或接近，物理性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎 和其它一般橡胶制品的橡胶称为通用橡胶。 通用橡胶有：天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（聚丁二烯橡 胶，BR）、异戊橡胶（聚异戊二烯橡胶，IR） 凡是具有特殊性能，专供耐热、耐寒、耐化学腐蚀、耐油、耐溶剂、耐 辐射等特殊性能橡胶制品使用的称为特种橡胶。 特种橡胶有： 丁腈橡胶（NBR） 、 硅橡胶 、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡 胶、聚丙烯酸酯橡胶（UR）、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶 （CPE）、氯磺化聚乙烯（CSM）、丁吡橡胶等。 实际上，通用橡胶和特种橡胶之间并无严格的界限，如乙丙橡胶兼具上述两 方面的特点。 通用橡胶与特种橡胶之间的有： 氯丁橡胶（CR）、乙丙橡胶（EPD）、丁 基橡胶（IIR） 3) 热塑性橡胶： SBS SIS 热塑性弹性体
= N- 2N/ = N(1- 2/)
6.2 形变类型及描述力学行为的基本物理量
应变：当材料受到外力作用但不能产生惯性移动 时，材料的几何形状和尺寸的变化。 应力：单位面积的附加内力，N/m2或Pa。 内力：抵抗外力作用时材料内部产生的力 在平衡状态下，内力与外力大小相等，方向相反
橡胶示例4
H H
H CH2 C H
－ －
－ －
－
－
－C－C＝C－C
H CH3
0.6~3%
异戊二烯
异丁烯
丁基橡胶
H
CH2
－ －
－ －
C－
H
丁基橡胶的性能主要由聚异丁烯主链及其不饱和度极底的 结构所决定,其不饱和度仅为0.5%∽3.3%(mol)约为天然橡 胶的1/50,因此丁基橡胶具有一系列的优良特性;透气率低, 热稳定性好 ,耐臭氧和耐天候老化性好 , 减震性能好 ,耐化 学腐蚀和耐水气侵蚀性能好等。 丁基橡胶在高变形速度下的阻尼性质是聚异丁烯链段所固 有的,在很大程度上,它不受使用温度,不饱和度水平,硫化 状态和配方变化的影响。 丁基橡胶分子链的高饱和度使之具有很高的耐臭氧和耐天 候老化性，耐臭氧性能约优于天然橡胶 ,丁苯橡胶的 10倍。 在70%的硫酸中浸泡13周后,丁基橡胶强度和伸长率几乎没 有损失,而天然橡胶和丁苯橡胶性能已严重下降。
2
hmax (h )
2 0 1/ 2
1/ 2 2 n n l Cn
nl sin
2.形变基本完全恢复
自然状态
受力状态
金属
能弹性
气体分子
熵弹性
高分子： 熵弹性
自然状态
受力状态
熵弹性是高分子最基本的性质
总结：
橡胶的力学性能兼有固、液、气三种性质：
固体：稳定的尺寸，小形变时弹性响应符合 虎克定律。 液体：分子间作用力与液体相近，因而膨胀 系数、等温压缩系数、泊松比与液体类似。 气体：均为熵弹性，模量随温度升高而增加， 与木材、金属相反。
第六章 橡胶弹性 第七章 聚合物的粘弹性 第八章 聚合物的流变性 第九章 聚合物表面与界面 第十章 聚合物的电、热和光学性能 第十一章 聚合物的屈服和断裂 讲座 高分子物理在PPR开发中的应用 总复习 6学时 6学时 3学时 4学时 5学时 6学时 3学时 3学时 共36学时
第六章 橡胶弹性
橡胶弹性的特点:
(3) 弹性模量小 橡胶 一般聚合物 金属
H H H H H H H H H
105N/m2 109 N/m2 1010－1011 N/m2
H
~2 kcal
~0.5 kcal
室温下分子动能(RT=8.31300J/mol=2.5kJ/mol)
(4) 弹性模量随温度升高而升高
W
热
冷
橡胶示例3
H C＝C CH2
H CH2
Cl C＝C
n
CH2 H
CH2
n
顺丁橡胶
氯丁橡胶
顺丁橡胶的线形结构规整度高，分子量高且分布 宽，具有优良的物理机械性能和加工性能。在拉 伸状态下具有高定向熵和高结晶性，有提高强度 的作用。玻璃化温度 (Tg) 为 -100℃ ，能在较 低温度下仍保持分子链的运动，具有理想的耐寒。 顺丁橡胶耐磨性优异，动弯曲时生热低，有较高 的动态模量及较好的耐氧化性能，与天然橡胶和 丁苯橡胶相比，弹性高，耐屈挠性和动态性能等 综合性能，但顺丁橡胶抗湿滑性差，撕裂强度和 拉伸强度较低，冷流性大，加工性能较差。 顺丁橡胶主要用于轮胎业，用于制造轮胎、胎面、 胎侧等，以其高弹性，尤在汽车中用量最大，与 丁苯橡胶并用生产车胎胎面。
Hard
SBS
交联密度的描述方法
(1)网链密度(N1=N/Ｖ):单位体积内所含网链数
网链：交联点之间的链
理想网络(a)四官能度
(b)三官能度
交联密度的描述方法
(2)交联点密度(μ/Ｖ):单位体积内所含交联点数 设交联点的官能度为φ，则有
V
2
N1
交联密度的描述方法
(3)网链分子量：密度()除以网链密度(N/V)
6.1.2 构成橡胶弹性体的结构条件 (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
交联橡胶有高弹性，而未交联橡胶，分子位移， 发生永久形变⇒必须硫化。
无交联的情况
拉伸
回缩
建立交联点
有交联的情况
6.1.3 交联
化学交联：
橡胶的硫化
物理交联
Soft
天然橡胶
橡胶示例1
－ －
－
－C－C＝C－C－
CH3 H H
－ －
－
H
H
H
天然橡胶的弹性 其生胶及交联密度不太高的硫化胶的弹性是高的。例如在 0-100℃范围内， 回弹性在 50-85℃之间，其弹性模量仅为钢的 1/3000 ，伸长率可达 1000%， 拉伸到350%后，缩回永久变形仅为15%，天然橡胶的弹性较高，在通用橡胶 中仅次于顺丁橡胶。 天然橡胶的强度 在弹性材料中，天然橡胶的生胶、混炼胶、硫化胶的强度都比较高。 天然橡胶的电性能 天然橡胶是非极性物质，是一种较好的绝缘材料。当天然橡胶硫化后，因 引入极性因素，如硫黄、促进剂等，从而使绝缘性能下降。 天然橡胶的耐介质性能 天然橡胶是一种非极性物质，它溶于非极性溶剂和非极性油中。 天然橡胶主要用途 天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉 和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、 医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的轮胎；工业上用的运 输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶 鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为主要原料制造的，国防上使用的飞机、 大炮、坦克，甚至尖端科技领域里的火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞 机等都需要大量的橡胶零部件。
橡胶示例2
H H － － H CH2 C－C －
n
C＝C
CH2
~75%
H H
丁苯橡胶
丁苯橡胶（ SBR ）的数均分子量为1.5－ 4*105 ， 重均分子量为 2－10*105 ，通用丁苯橡胶的玻璃 化温度为 -55℃ ，结合苯乙烯量大的丁苯橡胶玻 璃化温度高。 SBR 具有较好的综合性能，它的机械性能、加工 性能和制品使用性能均与天然橡胶相近，其中耐 磨、耐老化、永久变形和硫化速度等特性优于天 然橡胶。 SBR 可代替天然橡胶使用，而且可与天然橡胶、 顺丁橡胶并用。主要用于充气轮胎，其次用于胶 鞋、胶管、胶带、胶布及模型制品。世界上生产 的丁苯橡胶有 75% 用于轮胎。丁苯橡胶还可用于 制造透明性软质件、医疗器械、食品容器、文化 用品和汽车内装饰件等。溶液聚合丁苯橡胶是制 造安全节能子午线轮胎和制作胶鞋等的理想原料。
Mc
N A
N /V
交联密度的描述方法
(4)环度(cycle rank) 将一个网络变成一个不含任何闭合环的树状 结构所必须打破的链数 μ＝5，φ＝4 N＝10 ξ＝6
环度(cycle rank)
交联点数： = 2N/
将所有交联点串起来需要生成的链数为2N/-1，即 为未打断的键数，故实际打断链数为
W W
热
冷
（5）形变时有热效应，橡胶样条快 速拉伸时，温度升高（放热）
高弹形变的本质： 高弹性是一种熵弹性。
橡胶弹性是由熵变引起的，在外力作用下，橡胶 分子链由卷曲状态变为伸展状态，熵减小，当外 力移去后，由于热运动，分子链自发地趋向熵增 大的状态，分子链由伸展再回复卷曲状态，因而
形变可逆。
气体弹性的本质也是熵弹性。
6.1 基本概念
橡胶－－－施加外力时发生大的形变，外力 除去后可以回复的弹性材料。
6.1.1 橡胶弹性
1.形变量大，可高达1000% 2.形变基本完全恢复
高分子材料具有弹性的原因：
1.形变量大，可高达1000%
柔性长链
2
h Zb C n nl
2
2 0
hmax Zb nl sin
橡胶示例7
CH3 O－Si
CH3
n
CH3
CH3－Si CH3
CH3 Si－CH3
CH3
硅橡胶
在众多的合成橡胶中，硅橡胶是在其中的佼佼者。它具有无“ 面不改色 ” ，仍不失原有的 强度和弹性。硅像橡胶还有良好的电绝缘性、耐氧老化性、 耐光老化性以及防霉性、化学稳定性等。由于具有了这些优 异的性能，使得硅橡胶在现代医学中获得了十分广泛又重要 的用途。近些年来，由医院、科研单位和工厂共同协作，试 制成功了多种硅橡胶医疗用品。 硅橡胶防噪音耳塞：佩戴舒适，能很好的阻隔噪音，保护耳 膜。 硅 橡 胶 人造 血 管 ：具 有 特 殊的 生 理 机能 ， 能 做到 与 人体 “ 亲密无间 ” ，人的机体也不排斥它，经过一定时间， 就会与人体组织完全结合起来，稳定性极为良好。 硅橡胶鼓膜修补片：其片薄而柔软，光洁度和韧性都良好。 是修补耳膜的理想材料，且操作简便，效果颇佳。
抵抗度极限， 热－ NEOPRENE 具有一实用高温，连续使用范围 80 － 95℃ ，在这个范围内，它显示出良好的物理特性，间竭 使用的话，特殊配方则可达到 120℃ ，超过这个极限并 不会使 NEOPRENE 软化或熔化，但是可能会造成硬化或弹 性丧失。 冷－在 -20℃ 到 -25℃ 使用，性能只有轻微改变，低于 这个温度则在脆化温度，（ -40℃）之前逐渐硬化，特殊 配方则允许使用温度低达-55℃ 。显着的抗腊、脂肪、油 类、润滑油及多种石油品性能。 良好的抗碱、稀释矿物酸和无机盐溶液等性能。 适当配方下具良好臭氧，天候性能。 可明显地长期浸于水中或埋于士壤下。 抗弯曲性，扭曲性显着，抗压缩良好。 使用 NEOPRENE 制造的产品包括：电线电缆外被层、工业 用垫片、胶管、皮带、胶布、建筑工程用填缝剂、结构承 轴、发泡制品、多种接着剂、涂料、工业用 / 农业用 / 汽车用、压出 / 压模制品，还有多种鞋业、纸业、包装 业、建筑业等消费性制品。
橡胶示例6
H C H C
－ －
－ －
－ －
C
H
H
<50%
CH3 H
丙烯
－ － C
>50%
H
H
乙烯
乙丙橡胶
乙丙橡胶与其他天然及合成橡胶相比，最大的特点是分子 链上不含有供硫化的双键，所以只能采用过氧化物进行自 由基型的链转移硫化。正是由于不含双键，所以它是所有 合成橡胶中耐臭氧、耐化学品、耐老化、耐候性最佳的品 种。同时乙丙橡胶的密度又是弹性体中最小的，其优异的 电性能耐油性能使它在电线电缆、汽车部件、耐热密封件、 传送带和日用生活品等方面都得到广泛应用。 乙丙橡胶的缺点是硫化速率较慢、粘接性能较差。 乙丙 橡胶主要应用于制造橡胶制品，塑料改性和油品添加剂等。 乙丙橡胶中由于主链不含双键，具有优异的耐候、耐臭氧、 耐热、耐酸碱性能，电绝缘性好，防水，耐极性有机溶剂。
橡胶示例5
H C＝C H CH2
丁二烯
CH2
50-80%
C
H
－ － C
丙烯腈
－ －
H
H
CN
n
丁腈橡胶
冷丁腈橡胶的分子链是规则的线型结构，其物理机械性能 和工艺性能较好，胶片光滑，压延压出的半性优异的弹性体。 由于 NBR 分子结构中含有腈基，因而具有较高的对油如 矿物油、动植物油、液体燃料和溶剂的稳定性。丁腈橡胶 的耐油性优于天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶，较其它橡 胶有更宽的使用温度，能在 120℃下长期使用。丁腈橡胶 还具有良好的耐低温性，脆点为-55℃ 。 丁腈橡胶中存在易被电场极化的腈基，而降低了介电性能， 属半导体橡胶。 NBR 作为一种耐油性优异的合成橡胶，广泛用于燃料、油 压系统为主的胶管和密封件。
橡胶品种很多，分类方法也不统一
1）按材料来源可分为：天然橡胶和合成橡胶两大类。 2）按其性能和用途可分为：通用橡胶和特种橡胶两大类。 凡是性能与天然橡胶相同或接近，物理性能和加工性能较好，能广泛用于轮胎 和其它一般橡胶制品的橡胶称为通用橡胶。 通用橡胶有：天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（聚丁二烯橡 胶，BR）、异戊橡胶（聚异戊二烯橡胶，IR） 凡是具有特殊性能，专供耐热、耐寒、耐化学腐蚀、耐油、耐溶剂、耐 辐射等特殊性能橡胶制品使用的称为特种橡胶。 特种橡胶有： 丁腈橡胶（NBR） 、 硅橡胶 、氟橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡 胶、聚丙烯酸酯橡胶（UR）、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶 （CPE）、氯磺化聚乙烯（CSM）、丁吡橡胶等。 实际上，通用橡胶和特种橡胶之间并无严格的界限，如乙丙橡胶兼具上述两 方面的特点。 通用橡胶与特种橡胶之间的有： 氯丁橡胶（CR）、乙丙橡胶（EPD）、丁 基橡胶（IIR） 3) 热塑性橡胶： SBS SIS 热塑性弹性体
= N- 2N/ = N(1- 2/)
6.2 形变类型及描述力学行为的基本物理量
应变：当材料受到外力作用但不能产生惯性移动 时，材料的几何形状和尺寸的变化。 应力：单位面积的附加内力，N/m2或Pa。 内力：抵抗外力作用时材料内部产生的力 在平衡状态下，内力与外力大小相等，方向相反
橡胶示例4
H H
H CH2 C H
－ －
－ －
－
－
－C－C＝C－C
H CH3
0.6~3%
异戊二烯
异丁烯
丁基橡胶
H
CH2
－ －
－ －
C－
H
丁基橡胶的性能主要由聚异丁烯主链及其不饱和度极底的 结构所决定,其不饱和度仅为0.5%∽3.3%(mol)约为天然橡 胶的1/50,因此丁基橡胶具有一系列的优良特性;透气率低, 热稳定性好 ,耐臭氧和耐天候老化性好 , 减震性能好 ,耐化 学腐蚀和耐水气侵蚀性能好等。 丁基橡胶在高变形速度下的阻尼性质是聚异丁烯链段所固 有的,在很大程度上,它不受使用温度,不饱和度水平,硫化 状态和配方变化的影响。 丁基橡胶分子链的高饱和度使之具有很高的耐臭氧和耐天 候老化性，耐臭氧性能约优于天然橡胶 ,丁苯橡胶的 10倍。 在70%的硫酸中浸泡13周后,丁基橡胶强度和伸长率几乎没 有损失,而天然橡胶和丁苯橡胶性能已严重下降。
2
hmax (h )
2 0 1/ 2
1/ 2 2 n n l Cn
nl sin
2.形变基本完全恢复
自然状态
受力状态
金属
能弹性
气体分子
熵弹性
高分子： 熵弹性
自然状态
受力状态
熵弹性是高分子最基本的性质
总结：
橡胶的力学性能兼有固、液、气三种性质：
固体：稳定的尺寸，小形变时弹性响应符合 虎克定律。 液体：分子间作用力与液体相近，因而膨胀 系数、等温压缩系数、泊松比与液体类似。 气体：均为熵弹性，模量随温度升高而增加， 与木材、金属相反。