(一) 拉伸強(qiáng)度
拉伸強(qiáng)度表征硫化橡膠能夠抵抗拉伸破壞的極限能力。雖然絕大多數(shù)橡膠制品在使用條件下,不會(huì)發(fā)生比原來長度大幾倍的形變,但許多橡膠制品的實(shí)際使用壽命與拉伸強(qiáng)度有較好的相關(guān)性。
研究高聚物斷裂強(qiáng)度的結(jié)果表明,大分子的主價(jià)健、分子間的作用力(次價(jià)健)以及大分子鏈的柔性、松弛過程等是決定高聚物拉伸強(qiáng)度的內(nèi)在因素。
下面從各個(gè)配合體系來討論提高拉伸強(qiáng)度的方法。
1. 橡膠結(jié)構(gòu)與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系
相對分子質(zhì)量為(3.0~3.5)×105的生膠,對保證較高的拉伸強(qiáng)度有利。
主鏈上有極性取代基時(shí),會(huì)使分子間的作用力增加,拉伸強(qiáng)度也隨之提高。例如丁腈橡膠隨丙烯腈含量增加,拉伸強(qiáng)度隨之增大。
隨結(jié)晶度提高,分子排列會(huì)更加緊密有序,使孔隙和微觀缺陷減少,分子間作用力增強(qiáng),大分子鏈段運(yùn)動(dòng)較為困難,從而使拉伸強(qiáng)度提高。橡膠分子鏈取向后,與分子鏈平行方向的拉伸強(qiáng)度增加。
2. 硫化體系與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系
欲獲得較高的拉伸強(qiáng)度必須使交聯(lián)密度適度,即交聯(lián)劑的用量要適宜。
交聯(lián)鍵類型與硫化橡膠拉伸強(qiáng)度的關(guān)系,按下列順序遞減:離子鍵>多硫鍵>雙硫鍵>單硫鍵>碳-碳鍵。拉伸強(qiáng)度隨交聯(lián)鍵鍵能增加而減小,因?yàn)殒I能較小的弱鍵,在應(yīng)力狀態(tài)下能起到釋放應(yīng)力的作用,減輕應(yīng)力集中的程度,使交聯(lián)網(wǎng)鏈能均勻地承受較大的應(yīng)力。
3. 補(bǔ)強(qiáng)填充體系與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系
補(bǔ)強(qiáng)劑的*用量與補(bǔ)強(qiáng)劑的性質(zhì)、膠種以及配方中的其他組分有關(guān):例如炭黑的粒徑越小,表面活性越大,達(dá)到*拉伸強(qiáng)度時(shí)的用量趨于減少;軟質(zhì)橡膠的炭黑用量在40~60份時(shí),硫化膠的拉伸強(qiáng)度較好。
4. 增塑體系與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系
總地來說,軟化劑用量超過5份時(shí),就會(huì)使硫化膠的拉伸強(qiáng)度降低。對非極性的不飽和橡膠(如NR、IR、SBR、BR),芳烴油對其硫化膠的拉伸強(qiáng)度影響較?。皇炗蛯λ鼊t有不良的影響;環(huán)烷油的影響介于兩者之間。對不飽和度很低的非極性橡膠如EPDM、IIR,*使用不飽和度低的石蠟油和環(huán)烷油。對極性不飽和橡膠(如NBR,CR),*采用酯類和芳烴油軟化劑。
為提高硫化膠的拉伸強(qiáng)度,選用古馬隆樹脂、苯乙烯-茚樹脂、高分子低聚物以及高黏度的油更有利一些。
5. 提高硫化膠拉伸強(qiáng)度的其他方法
(1) 橡膠和某些樹脂共混改性 例如NR/PE共混、NBR/PVC共混、EPDM/PP共混等均可提高共混膠的拉伸強(qiáng)度。
(2) 橡膠的化學(xué)改性 通過改性劑在橡膠分子之間或橡膠與填料之間生成化學(xué)鍵和吸附鍵,以提高硫化膠的拉伸強(qiáng)度。
(3) 填料表面改性 使用表面活性、偶聯(lián)劑對填料表面進(jìn)行處理,以改善填料與橡膠大分子間的界面親和力,不僅有助于填料的分散,而且可以改善硫化膠的力學(xué)性能。
