橡胶知识

行业新闻
联系我们
  • 曾小姐: 13636421838
  • 郑小姐: 13777994226
  • 地址: 中国(上海)自由贸易试验区富特西一路289号二层205B室

橡胶知识

橡胶的基本结构与性能

开始时间:2015-01-24 10:23 结束时间:2015-01-24 10:22

橡胶的基本结构与性能(1)

橡胶的分子特征---构成橡胶弹性体的分子结构有下列特点:

①其分子由重复单元(链节)构成的长链分子。分子链柔软其链段有高度的活动性,玻璃化转变温度(Tg)低于室温;

②其分子间的吸引力(范德华力)较小,在常态(无应力)下是非晶态,分子彼此间易于相对运动;

③其分子之间有一些部位可以通过化学交联或由物理缠结相连接,形成三维网状分子结构,以限制整个大分子链的大幅度的活动性。

   从微观上看,组成橡胶的长链分子的原子和链段由于热振动而处于不断运动中,使整个分子呈现极不规则的无规线团形状,分子两末端距离大大小于伸直的长度。一块未拉伸的橡胶象是一团卷曲的线状分子的缠结物。橡胶在不受外力作用时,未变形状态熵值**。当橡胶受拉伸时,其分子在拉伸方向上以不同程度排列成行。为保持此定向排列需对其作功,因此橡胶是抵制受伸张的。当外力除去时,橡胶将收缩回到熵值**的状态。故橡胶的弹性主要是源于体系中熵的变化的“熵弹性”。

 

 

橡胶的基本结构与性能(2)

橡胶的应力-应变性质

应力-应变曲线是一种伸长结晶橡胶的典型曲线,其主要组分是由于体系变得有序而引起的熵变。随着分子被渐渐拉直,使得分子链上支链的隔离作用消失,分子间吸引力变得显著起来,从而有助于抵抗进一步的变形,所以橡胶在被充分拉伸时会呈现较的高抗张强度. 

橡胶在恒应变下的应力是温度的函数。随温度的升高橡胶的应力将成比例地增大。 

橡胶的应力对温度的这种依赖称为焦耳效应,它可以说明金属弹性和橡胶弹性间的根本差别。在金属中,每个原子都被原子间力保持在严格的晶格中,使金属变形所做的功是用来改变原子间的距离,引起内能的变化。因而其弹性称为“能弹性”。其弹性变形的范围比橡胶中主要由于体系中熵的变化而产生的“熵弹性”的变化范围要小得多。

在一般的使用范围内,橡胶的应力-应变曲线是非线性的,因此橡胶的弹性行为不能简单地以杨氏模量来确定

 

橡胶的基本结构与性能(3)

橡胶的变形与温度、变形速度和时间的关系

橡胶分子的变形运动不可能在瞬时完成,因为分子间的吸引力必须由原子的振动能来克服,如果温度降低时,这些振动变得较不活泼,不能使分子间吸引力迅速破坏,因而变形缓慢。在很低温度下,振动能不足以克服吸引力,橡胶则会变成坚硬的固体。

如果温度一定而变形的速度增大,也可产生与降低温度相同的效果。在变形速度极高的情况下,橡胶分子没有时间进行重排,则会表现为坚硬的固体。

橡胶材料在应力作用下分子链会缓慢的被破坏,产生“蠕变”,即变形逐渐增大。当变形力除去后,这种蠕变便形成小的不可逆变形、称为“永久变形”。

 

橡胶的基本结构与性能(4)

橡胶的热性能

①导热性   橡胶是热的不良导体,其导热系数在厚度为25毫米时约为2.2~6.28瓦/米2·0K。是优异的隔热材料,如果将橡胶做成微孔或海绵状态,其隔热效果会进一步提高,使导热系数下降至0.4~2.0瓦。任何橡胶制件在使用中,都可能会因滞后损失产生热量,因此应注意散热。

②热膨胀   由于橡胶分子链间有较大的自由体积,当温度升高时其链段的内旋转变易,会使其体积变大。橡胶的线膨胀系数约是钢的20倍。这在橡胶制品的硫化模型设计中必须加以考虑,因为橡胶成品的线性尺寸会比模型小1.2~3.5%。对于同一种橡胶,胶料的硬度和生胶含量对胶料的收缩率也有较大的影响,收缩率与硬度成反比,与含胶率成正比。各种橡胶在理论上的收缩率的大小顺序为:

氟橡胶>硅橡胶>丁基橡胶>丁腈橡胶>氯丁橡胶>丁苯橡胶>天然橡胶

橡胶制品在低温使用时应特别注意体积收缩的影响,例如油封会因收缩而产生泄漏,橡胶与金属粘合的制品会因收缩产生过度的应力而导致早期损坏

 

橡胶的基本结构与性能(5)

橡胶的电性能   

通用橡胶是优异的电绝缘体,天然橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶和丁苯橡胶都有很好的介电性能,所以在绝缘电缆等方面得到广泛应用。丁腈橡胶和氯丁橡胶,因其分子中存在极性原子或原子基团,其介电性能则较差。在另一方面,在橡胶中配入导电炭黑或金属粉末等导电填料,会使它有足够的导电性来分散静电荷,或者甚至成为导电体

 

橡胶的基本结构与性能(6)

橡胶的气体透过性(气密性) 

橡胶的气透率是气体在橡胶中的溶解度与扩散度的乘积。气体的溶解度随橡胶的溶解度参数增加而下降,气体在橡胶中的扩散速度取决于橡胶分子中侧链基团的多少。气体在各种橡胶中的透过速度有很大的不同,在橡胶中气透性较低的是聚醚橡胶和丁基橡胶,丁基橡胶气透性只有天然胶的1/20。而硅橡胶的气透性**。橡胶的气透性随温度的升高而迅速上升,对于使用炭黑作填料的制品来说,其品种和填充量对气透性能影响不大。但软化剂的用量大小对硫化胶的气透性能影响很大,对气透性能要求较高的橡胶制品,软化剂的用量尽可能减少为好

 

 


分享到:
  • QQ咨询
  • 电话咨询
  • 13777994226