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      耐磨橡膠配方、耐寒橡膠配方的設計方法!

      來源:網絡轉摘  時間:2016/9/29 14:02:26  閱讀:1778次

      耐磨耗性:耐磨性表征硫化膠抵抗摩擦力作用下因表面磨損而使材料損耗的能力。


        一、磨耗形式的分類


        1、磨損磨耗:對粗糙、帶菱形突出物的磨損。速度 103—105um/h。

        2、滾動(卷曲)磨耗:對相對光滑表面的磨損。速度 102—104um/h。

        3、疲勞磨耗:多在橡膠表面摩擦力恒定、摩擦物粗糙的磨損。速度 100—102um/h。

        4、沖擊(或不固定磨料的磨蝕)磨耗:在硬性磨料(有的帶銳角棱)沖擊時的磨損磨耗,如砂磨機襯里、礱谷膠輥等。速度 103—106um/h。


        二、影響耐磨性的因素



        1、通用的二烯類橡膠中,耐磨性順序:BR——溶聚SBR——乳聚SBR——NR——IR。

        2、玻璃化溫度低、分子鏈柔順性好的橡膠具有較高的耐磨。

        3、SBR的耐磨隨分子量的增加而提高。

        4、NBR的耐磨隨丙烯腈含量的增加而提高。

        5、EPDM的耐磨與SBR相當。

        6、聚氨酯(PU)的耐磨是橡膠中最好的。

        7、剛性提高,疲勞磨耗及沖擊磨耗加劇,磨損磨耗及卷曲磨耗緩解。疲勞選膠35-55度,沖擊選膠50-70度。

        8、橡膠并用的耐磨不遵從“加和律”,極性越靠近,耐磨超越加和律。

        9、耐磨隨交聯密度的增加有一個最佳值。一般比T90要長。硫黃加促進劑CZ的耐磨性較好。

        10、耐磨隨填料的粒徑減小、表面活性、分散性的增加、結構性的增加而提高。用量也有一個最佳值如NR為45-50份,IR和SBR為50-55份,充油SBR為60-70份,BR為90-100份。

        11、加入防疲勞老化的防老劑有利于提高耐磨性。

        12、加入軟化劑一般降低耐磨。

        13、橡膠中加入高苯乙烯、PE、PP、PVC、尼龍、聚甲醛等,使表面更加光滑,提高耐磨性。

        14、橡膠中加入短纖維提高耐磨性。


        耐寒橡膠配方設計要點


        橡膠的耐寒性是指在規定的低溫下,能保持橡膠彈性和正常工作的能力。硫化橡膠在低溫下,由于松弛過程急劇減慢,硬度、模量和分子內摩擦增大,彈性顯著降低,致使橡膠制品的工作能力下降,特別是在動態條件下尤為突出,當溫度降至彈性極限使用溫度時,橡膠會硬化與收縮,導致密封件泄露失效。硫化膠的耐寒性能主要取決于高聚物的兩個基本特性:玻璃化轉變和結晶。兩者都會使橡膠在低溫下喪失彈性。


        選擇耐寒性好生膠是耐寒性的關鍵,橡膠的耐寒性能主要取決于橡膠的品種。對于非結晶型橡膠,玻璃化溫度較低,耐寒性較好。對于結晶性橡膠,耐寒性要考慮玻璃化溫度的高低、結晶情況。增大橡膠分子鏈的柔順性,減少分子間作用力及空間位阻,削弱大分子鏈規整性的橡膠成分與結構因素,都有利于提高橡膠耐寒性。橡膠并用是橡膠配方設計中調整耐寒性的常用方法,例如SBR 并用BR,NBR并用NR、CO、ECO,可提高橡膠的耐寒性。


        交聯鍵的類型影響橡膠的耐寒性。天然橡膠使用傳統的硫化體系時,隨硫磺用量的增加,直到30份,其剪切模量隨之提高,玻璃化溫度也隨之上升(可上升至20~30℃)。選擇適當和有效的的硫化體系,橡膠玻璃化溫度比傳統的硫化體系降低7℃。因此NR與SBR、DCP硫化有最佳的耐寒性,用秋蘭姆硫化,耐寒性有所降低,而以硫/次磺酰胺類促進劑硫化的耐寒性最差。產生上述差異的原因是,用硫磺硫化時,在生成多硫鍵的同時,還生成分子內交聯鍵,并且發生環化反應,因此使得鏈段的活動性降低,彈性模量提高,玻璃化溫度上升。減少硫磺用量、使用半有效或有效硫化體系時,多硫鍵數量減少,主要生成單硫鍵和二硫鍵,分子內結合硫的可能性降低,因此玻璃化溫度上升幅度較多硫鍵小。用過氧化物和輻射硫化時,其耐寒性優于有效硫化體系和傳統硫化體系,這是因為過氧化物硫化膠的體積膨脹系數較大。體積膨脹系數較大,可使鏈段活動的自由空間增加,有利于玻璃化溫度的降低。另外,過氧化物硫化時,形成牢固的、短小的C-C交聯鍵,而使用硫磺硫化時,則會形成牢固度較小、長度較大的多硫鍵,因此在發生形變時,要克服的分子間作用力會更大一些,同時弱鍵發生畸變,這樣就增加了滯后損失,增大了蠕變速率,硫化膠中的黏性阻力部分比過氧化物硫化膠更大一些。也就是說,用硫磺硫化的橡膠中,分子間的作用力要大得多,這正是硫化膠耐寒性較差的原因。


        填充劑對橡膠的耐寒性的影響,取決于填充劑和橡膠相互作用后所形成的結構。提高含膠量,減少填料的用量,填充劑的加入會阻礙鏈段構型的改變,增大填料剛性,因此不能指望加入填充劑來改善橡膠的耐寒性。


        另外合理的選用軟化增塑體系是提高橡膠制品的耐寒性的有效措施,加入增塑劑,可使橡膠玻璃化溫度下降。耐寒性較差的丁腈橡膠、氯丁橡膠等極性橡膠,主要是通過加入適當的增塑劑來改善其耐寒性能。因為增塑劑能增加橡膠分子柔性,降低分子間作用力,使分子鏈段易于運動,所以極性橡膠要選用與其極性相近、溶解度參數接近的增塑劑。軟化增塑劑類型與用量對橡膠耐寒性至關重要。

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