橡胶的特种配合.doc

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1、第四章橡胶的特种配合体系随着高分子科学的不断发展，对橡胶材料也提出了更高、更新的要求。为了适应高新技术发展的需要，橡胶材料也和其他高分子一样，其发展的主要趋势是高性能化、高功能化、复合化、精细化和智能化。所谓高性能，是指经过技术革新极大提高橡胶材料的原有性能，从而获得特定的性能，如耐高温、耐低温、耐化学腐蚀、耐辐射、高绝缘、高透明等。所谓高功能性，是指橡胶材料本来没有的特性，但通过特殊的配合加工而赋予其新的功能，使其达到预期设定功能的指标。例如导电、磁性、阻燃、吸水膨胀、水声橡胶等。智能化是橡胶经

2、过设计后具有某些生物功能，如记忆、仿生等。特种配合体系：耐热、耐寒、耐介质、难燃、导电、发泡等，应用于特殊的领域。4.1耐热制品橡胶作为高分子材料，其主链的化学成分是烃类，易燃而不耐热，所以橡胶的耐热仅仅是相对而言的，不能和真正的耐热材料（如石棉）相提并论。但出于实际应用的需要，对耐热性提出了越来越多的要求。而经过材料选择、配方设计，橡胶的耐热等级的上限也在逐步提升。耐热橡胶制品的品种和应用则与日俱增。关于耐热橡胶的温度范围，迄今缺乏统一的认识。比较为业界认同的是“在80°C以上能长期使用后仍能保

3、持原有性能和使用价值的橡胶”。过去几十年来，耐热橡胶制品的范围在不断扩大，原因在于：第一，若干传统制品过去并不要求耐热，而随着使用条件的变化，也相继提出耐热要求。典型例子是轮胎。由于车速的加快，滚动生热大幅上升，提高耐热性是必须跨越的门槛。其他橡胶制品也有类似情况。第二，橡胶制品与各种热介质（如各种润滑油、制动油、工作介质及液压油）等的接触机会增加，温度也大大超过常温。第三，为了顺应橡胶工业自身在加工中的耐热需要，例如轮胎硫化所用的水胎、胶囊都需在170°C～180°C的温度下长期使用，挤出制品的

4、连续硫化更得在200°C以上的高温下进行，它们都必须具备耐热和抗返原的特性。耐热性是指在一定的高温使用条件下，在较长的时间内保持原有基本物理机械性能的能力。耐热性决定制品的最高使用温度和寿命，一般物理机械性能在高温下保持稳定，即具有在高温下能够抵抗氧、臭氧、高能辐射、机械疲劳等因素的作用。硫化橡胶的耐热性表现在橡胶分子、交联键及其配合剂（主要是填充剂和增塑剂）有较高的粘流温度、热分解温度和化学稳定性。橡胶的粘流温度取决于橡胶分子结构的极性和刚性、橡胶分子之间的作用力、填料与橡胶之间的相互作用和交联

5、键的键能。橡胶的热分解温度取决橡胶分子结构的化学键性质，化学键能越高，耐热性越好。橡胶的化学稳定性也是影响耐热性能的一个重要因素。因为在高温条件下，橡胶与氧、臭氧、其它介质的接触，都会促进橡胶的老化与被腐蚀。橡胶在高温即热氧作用下，橡胶大分子会发生降解、交联、环化、异构化，活性填料会与橡胶分子发生进一步的作用，交联键产生断裂、环化或重新交联，橡胶内低分子物质产生挥发、分解。橡胶的耐热性与橡胶分子结构和组分、温度、机械作用和介质有密切关系。从配方设计的角度考虑，要提高橡胶制品的耐热性，主要通过如下三

6、种途径：第一是选择对热和氧稳定性好，其化学结构具有高耐热性的橡胶；第二是在选用橡胶品种的基础上，选择耐热的硫化体系来改善硫化胶的耐热性；第三是发展优良的稳定剂系统，以提高橡胶制品对热和氧的防护能力。所以总的说来，主要通过生胶的牌号、硫化体系、防护体系、填料、增塑体系来综合考虑。提高橡胶制品的耐热性，主要通过三种途径：a.合成新型橡胶，使其化学结构具有高的耐热性；b.选择适当的硫化体系、填料、增塑剂；c.发展优良的耐热氧老化剂。耐热性条件：短时耐热温度、连续使用温度、介质38耐热老化性的表征：性能保

7、持率/变化率、外观变化情况耐热橡胶配方设计涉及到主体材料、硫化体系、防护体系和抗返原剂的正确选用，以及它们之间的协调配合。4.1.1橡胶品种的选择各胶种的耐热等级不等，但并非说设计时非得局限于几种高耐热生胶不可，还得考虑所要求的耐热上限和配方设计上的协调配合，寻找出最佳的使用效果/成本平衡点首先要掌握好主体材料的选用，为此应透彻了解产品的实际使用温度及持续时间。这种选择对配方人员来说往往因人而异，但大体上已形成下表1所示的共识。由表1可见，生胶的耐温等级很大程度上取决于分子结构，主链为杂链的耐温性

8、优于碳链的；主链上不饱和度低的优于高的，饱和结构则更好；侧链含卤族原子或极性基团的也都有较好的耐热性。主体材料一般可单用或并用，当遇到一种胶不足以满足要求时，就得借助于两种耐热胶种的并用来达到互补。并用对象也可选用合成树脂，往往能产生协同效应。如丁腈/聚氯乙烯。有时，产品除了耐热之外还有其他要求，单一胶种往往难以兼顾，也须借助于并用。橡胶的分子结构对制品的耐热性起决定性的作用，在耐热橡胶配方中，一般选用高温下不易软化、热稳定性和化学稳定性高的品种。某些橡胶在高温下变软的程度取决于大