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橡胶基础知识-影响橡胶性能的主要因素

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橡胶基础知识-影响橡胶性能的主要因素

发布日期:2020-12-24 作者: 点击:

(1)氧的作用

    在低温时,橡胶大分子受机械力的作用,分子链被切断而形成自由基,这种自由基能迅速地与氧产生化学反应,从而使断链后自由基得到稳定。无氧(氮气保护)存在时,断链所形成的自由基可发生偶合或支化反应,此时则得不到塑炼效果。随塑炼时间增长,橡胶重量和丙酮抽出物(其中有含氧化合物)的含量不断增加。这说明氧确实参与了橡胶的化学反应。

(2)温度的作用

    曲线可视为由两个曲线组成。其中C线是所谓的冷塑炼,H线相当于热塑炼。在冷塑炼阶段,分子链断裂的主要原因是由于机械力的作用。在热塑炼阶段,主要是氧化使分子链断裂。

(3)机械力的作用

    生胶在塑炼机械剧烈的拉伸、挤压和剪切应力的反复作用下,长链分子产生局部应力集中,致使分子链断裂,然后断链的活性自由基为氧或其他自由基受体所俘获而稳定,变成较短的分子而增加了可塑性。

    随着温度的降低,生胶粘度的增加,分子滑动性降低,塑炼时遭受机械力的作用增大。当温度一定时,随着施加于橡胶上的总机械功的增大(如增加塑炼机械的转速),分子链降解程度就愈大。

(4)化学增塑剂的作用

    使用化学塑解剂能提高塑炼效果。它在塑炼中的作用与氧相似。不同塑解剂的作用机理也各不相同。根据他们的使用温度,可分为

    低温塑解剂:苯醌和偶氮苯,起自由基受体的作用,使断链的橡胶自由基稳定,从而生成较短的分子。

    高温塑解剂:过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈,高温时分解成极不稳定的自由基,促使橡胶分子生产自由基,进而氧化断链,起引发剂的作用。

    高低温通用型塑解剂:硫醇及其二硫化物类、二邻苯甲酰胺二苯基二硫化物,低温通用型的塑解剂兼有上述两项功能。

(5)静电作用

    塑炼时,生胶受到炼胶机械的剧烈摩擦作用而产生静电。

    辊筒(或转子)的金属表面与橡胶接触处所产生的平均电位差在2000-6000伏特之间,甚至可达15000伏特。

    使辊筒与生胶间经常有电火花出现,这种放电作用使生胶表面周围的空气中的氧活化,生成原子态氧和臭氧,从而促进对橡胶分子的断链作用。

(6)硫化

    硫化是橡胶制品制造工艺的最后一个过程,也是橡胶制品加工中最主要的物理-化学变化过程。

    硫化使未硫化胶料变成硫化胶,丛而获得了必需的物理机械性能和化学性能。许多产品的质量和使用寿命,在很大程度上取决于硫化过程。橡胶硫化最早用于橡胶工业时,是指橡胶与硫黄共热的相互作用过程。随着合成橡胶品种的增加和生产技术的发展,硫化方法和新型硫化剂越来越多,因此,“硫化”一词的意义也需要加以修正。

    现在看来,硫化过程的实质就是把塑性的胶料变成为具有高弹性橡胶的工艺过程。该过程要经历一个结构上的转变,即柔软的长链状橡胶分子在特定条件下变成为空间网状结构的过程,这个过程亦称为交联作用。

    橡胶的硫化历程可分为四个阶段:即焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。

    焦烧阶段:是热硫化开始前的延迟作用时间段,相当于硫化过程的诱导期,这段时间称为焦烧时间。

    热硫化阶段:这一阶段是硫化反应的交联阶段,逐渐生成网构,促使橡胶弹性和抗张强度急剧上升。这个阶段是衡量硫化反应速度的标志。

    平坦硫化阶段:这一阶段是网构形成的前期。此时交联反应已趋于完成,既而发生交联键的重排、裂解等反应,胶料的抗张曲线出现平坦区。这段时间为平坦硫化时间。此阶段硫化胶保持最佳的性能,所以作为正硫化时间的范围。

    过硫化阶段:硫化反应中网构形成的后期,主要是交联键发生重排作用,以及交联键和链段热裂解的反应,胶料的抗张强度显著下降。


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