橡胶配方设计与性能的关系

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1、第二节橡胶配方设计与性能的关系一、橡胶配方设计与硫化橡胶物理性能的关系（一）拉伸强度拉伸强度表征硫化橡胶能够抵抗拉伸破坏的极限能力。虽然绝大多数橡胶制品在便用条件下，不会发生比原來长度大几倍的形变，但许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度冇较好的相关性。研究髙聚物断裂强度的结果表明，大分子的主价健、分子间的作用力（次价健）以及大分子链的柔性、松弛过程等是决定高聚物拉伸强度的内在因索。下面从各个配合体系来讨论提高拉伸强度的方法。1.橡胶结构与拉伸强度的关系相对分子质量为（3.0〜3.5）XIO'的牛胶，对保证

2、较高的拉伸强度有利。主链上有极性取代基时，会使分子间的作用力增加，拉伸强度也随之捉髙。例如丁睛橡胶随内烯月青含虽增加，拉仲强度随Z增大。随结晶度提高，分子排列会更加紧密冇序，使孔隙和微观缺陷减少，分子间作用力增强,大分子链段运动较为闲难，从而使拉伸强度提高。橡胶分子链取向后，与分子链平行方向的拉伸强度增加。2.硫化体系与拉伸强度的关系欲获得较高的拉仲强度必须使交联密度适度，即交联剂的用量要适宜。交联键类型与硫化橡胶拉伸强度的关系，按下列顺序递减：离子键〉多硫键＞双硫键〉单硫键＞碳■碳键。拉伸强度随交联键键

3、能增加而减小，因为键能较小的弱键，在应力状态卜•能起到释放应力的作用，减轻应力集屮的程度，使交联网链能均匀地承受较人的应力。3.补强填充体系与拉伸强度的关系补强剂的最佳用量与补强剂的性质、胶种以及配方中的其他组分有关：例如炭黑的粒径越小，表面活性越大，达到最大拉伸强度时的用量趋于减少；软质橡胶的炭黑用量在40~60份时，硫化胶的拉伸强度较好。4.增塑体系与拉伸强度的关系总地来说，软化剂用量超过5份时，就会使硫化胶的拉伸强度降低。对非极性的不饱和橡胶（如NR、IR、SBR、BR）,芳坯油对其硫化胶的拉伸强度

4、影响较小；石蜡油对它则冇不良的影响；环烷汕的彩响介于两者之间。对不饱和度很低的非极性橡胶如EPDM、IIR,最好使用不饱和度低的石蜡油和环烷油。対极性不饱和橡胶（如NBR,CR）,最好采用酯类和芳坯汕软化剂。为提高硫化胶的拉伸强度，选用古马隆树脂、苯乙烯■前树脂、高分了低聚物以及高黏度的油更冇利一些。5.提高硫化胶拉伸强度的其他方法（1）橡胶和某些树脂共混改性例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混胶的拉伸强度o（2）橡胶的化学改性通过改性剂在橡胶分了之间或橡胶与填料之间生

5、成化学键和吸附键，以提高硫化胶的拉伸强度。（3）填料表面改性使用表面活性、偶联剂对填料表面进行处理，以改善填料少橡胶大分了间的界面亲和力，不仅有助于填料的分散，而H.可以改善硫化胶的力学性能。（二）定伸应力和硬度定伸应力和硬度都是表征硫化橡胶刚度的重要指标,两者均表征硫化胶产生一定形变所需要的丿J。定伸应力与较大的拉伸形变冇关，而驶度与较小的压缩形变冇关。1.橡胶分子结构与定伸应力的关系橡胶分子量越大，游离末端越少，有效链数越多，定伸应力也越大。凡是能增加橡胶大分子间作用力的结构因素，都可以提高硫化胶网络

6、抵抗变形的能力，使定伸应力捉高。例如橡胶人分子主链上带有极性原子或极性基团、结晶型橡胶等结构因索使分了间作用力增加，因此其定伸应力较高。1.硫化体系与定伸应力的关系交联密度对定伸应力的影响较为显著。随交联密度增大，定伸应力和硕度几乎呈线性增加。2.填充体系与定伸应力的关系填充的詁种和用量是影响硫化胶定伸应力和硬度的主要因素。定仲应力和硬度均随填料粒径减小而增大，随结构度和表面活性增大而增大，随填料用量增加而增人。3.提高硫化胶定伸应力和硬度的其他方法（1）使用酚醛树脂/硬化剂，可与橡胶生成三维空间网络结构

7、，使硫化胶的邵尔A硬度达到95o例如川烷基间苯二酚坏氧树脂15份/促进剂H1.5份，可制作高硬度的胎圈胶条.（2）在EPDM屮添加液态二烯类橡胶和多量硫黄，可制出硫化特性和加工性能优良的高驶度硫化胶。（3）在NBR中添加齐聚酯，NBR/PVC共混、NBR/三元尼龙共混等方法均町使硫化胶的邵尔A硬度达到90o（三）撕裂强度撕裂是山于硫化胶中的裂纹或裂口受力时迅速扩展、开裂而导致的破坏现象。撕裂强度是试样被撕裂时单位厚度所承受的负荷。撕裂强度与拉伸强度之间没有-肓接的关系，也就是说拉伸强度高的硫化胶其撕裂强度

8、不一定也高。1.橡胶分子结构与撕裂强度的关系随分了量增加，分了间的作用力增人，撕裂强度增人；但是当分了量增人到一定程度时,英撕裂强度逐渐趋势于平衡。结晶型橡胶在常温下的撕裂强度比非结晶型橡胶高。常温下NR和CR的撕裂强度较高，这是因为结品型橡胶撕裂吋产生的诱导结品，便应变能力大为提高。但是高温下除NR外，撕裂强度均明显降低°而填充炭黑后的硫化胶撕裂强度均明显提高。2.硫化体系与撕裂强度的关系撕裂强度随交联密度增人而增人，但达到