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乐通lt118-开炼机:橡胶特性、抗滑、填料吸附及天然、丁苯、硅胶先容

发布时间:2019-08-16 17:21:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

橡胶的特性:

1.高弹性是橡胶材料的独有特征,因此橡胶也被称为弹性体 。

      泰州科德橡胶机械-开炼机密炼机捏炼机厂家2019年8月16日讯  橡胶的高弹性本质是由大分子构象变化而来的熵弹性,高弹性材料的表现是,在外力作用下具有较大的弹性变形,最高可达1000%,除去外力后变形很快恢复。

2. 什么是橡胶 ?

    ASTM  D1566中定义 : 橡胶是一种材料,它在大的形变下能迅速而有力恢复其形变,能够被改性。

    橡胶是一种高分子弹性化合物,其分子量一般都在几十万以上,有的甚至达到 100万左右。

    橡胶区别于其他工业材料的最主要标志是它在很宽的温度范围( -50~150℃)内具有极为优异的弹性。其弹性模量为 2~4MPa,约为钢材的 1/30000 。例如伸长率可达 100%~10000%,一般工业材料(如金属、玻璃)则小于 1%。

3. 橡胶独特的网络结构

    生胶——即尚未交联的橡胶,由线形大分子或带支链的线形大分子构成。   未硫化的橡胶低温下变硬,高温下变软,没有保持形状的能力且力学性能较低,基本无使用价值;

   硫化胶:橡胶必须经过硫化,形成网络结构,才有使用价值。

  高性能轮胎是当前国内外橡胶工业的发展方向:

   高性能轮胎对轮胎的性能提出了更高的要求,主要体现在三个方面:

   安全性 —抗湿(冰)滑和行驶稳定性;

   经济性 —低的滚动阻力和高的耐磨性,降低油耗减少废气排放量;

  舒适性 —低噪声和减震,乘坐舒适。

  滚动阻力和湿滑性与材料粘弹性的相关性:

1. 滚动阻力的概念

轮胎的滚动阻力主要来自:轮胎滚动行驶中反复变形而产生的阻力;在行驶中,轮胎与路面产生的摩擦阻力;轮胎行驶中遇到的空气阻力。

总起来说,轮胎阻力已占到汽车全部阻力的 1/3 以上。

在轮胎胶料的滞后损失中,胎面胶占到轮胎总滚动损失的 25 %~ 50 %,

因此,胎面胶材料设计对降低轮胎的滚动阻力是非常有效的。

由于轮胎反复变形引起橡胶材料的滞后损失, 即单位体积的橡胶材料在每一变形周期中所损耗的功为:

△W=π E’ε02tan δ

也就是说橡胶材料的滞后损失与其损耗因子 tan δ是正比关系, 故 tan δ值可用来表征橡胶材料的滞后性能和滚动阻力。

研究表明,在一定频率范围内 (1-110Hz) 可用 0~50℃左右的 tan δ值表征材料的滚动阻力, tan δ值愈低表明滚动阻力愈小。

2、湿滑性的概念:汽车在路面上的行驶行为依赖于轮胎与路面接触区域内的摩擦作用,包括粘附摩擦和滞后摩擦。

研究表明,由于轮胎的滚动阻力主要产生在较低的频率下( 10-110Hz);

而抗湿滑性主要取决于运动频率与路面的粗糙度, 在室温下其频率约为 104-107Hz。

3、滚动阻力/抗湿滑性与 tan δ的相关性

  根据时-温等性效原理,将难以测量的高频率折算成较低频率(如 1 Hz) 下的温度值,可得出:

滚动阻力取决于 50-80 ℃下 tan δ的低值;

抗湿滑性取决于- 20~0℃下的 tan δ的高值。



填料对橡胶性能的影响

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橡胶/ 无机物纳米复合材料是当前橡胶科学与技术的研究热点

   纳米材料是二十世纪后期崛起的一类具有划时代意义的新材料。

    橡胶 / 无机物纳米复合材料的主要特征是无机纳米粒子至少有一维以纳米尺寸(≤100nm)均匀分散在橡胶基体中。无机纳米粒子的形态包括:颗粒状、片层状、线状或管状。

     橡胶 / 无机物纳米复合材料不仅可对橡胶产生显著的补强作用, 还能改进橡胶的阻隔性、耐热性、耐老化性、阻燃性及其他性能或功能。

溶胶与凝胶

    溶胶( Sol )是由孤立的细小粒子或大分子组成,分散在溶液中的胶体体系。当液相为水时称为水溶胶( Hydrosol ); 当为醇时称为醇溶胶( alcosol )。

     凝胶(Gel)是一种由细小粒子聚集而成三维网状结构的具有固态特征的胶态体系,凝胶中渗有连续的分散相介质。按分散相介质不同可分为水凝胶 (Hydrogel )、醇凝胶( alcogel )和气凝胶( aerogel )。

      溶胶-凝胶化学:烷氧基金属化合物 ( 前驱体 ) ,在酸 ( 碱) 催化剂的存在下,经过水解、缩合反应 ( 伴随溶胶和凝胶的形成 ) ,得到高度交联的无机聚合产物,伴随这一过程, 若有机分子同时存在, 并与无机缩合, 产物通过物理作用 ( 型 ) 或化学键( 型 ) 形成复合体系,就得到了所谓的有机 - 无机杂化材料。

天然橡胶的性能特点

1)NR是一种结晶性高分子,在形变下易产生诱导结晶,具有很好的强度和加工性能;

2)纯胶硫化胶的拉伸强度为 17~25MPa,炭黑补强的硫化胶可达 25~35MPa;

3)具有高弹性,回弹率可达 85%以上,弹性伸长率可达 1000%;

4)NR的不饱和度较高,化学性质较活波,耐老化性能较差。

环氧化天然橡胶( ENR)

ENR由于在分子链上引入极性的C-O键, 当引入的极性键的量达到一定的程度, NR分子链由非极性变为了极性。

    三元环的引入则使分子链变刚, 随着三元环的引入量的增加, 使 NR的分子键由柔性向刚性转变,从而带来一系列新的性质。

   控制一定的环氧化程度, 既能保持天然橡胶原来的力学性能和加工性能, 又能明显改善耐油性、气密性及白炭黑的增强作用,是目前较热门的改性品种。

实验表明:

1)ENR的主要物理性能与天然橡胶接近,优于丁基橡胶。

2)ENR的透气性随环氧化程度的提高而下降, ENR-50 的透气性接近丁基橡胶,而 ENR- 75则低于丁基橡胶。

3)耐油性则随环氧化程度的增加而提高, ENR-60 的耐油性接近丁腈橡胶。

溶液聚合丁苯橡胶

   溶聚丁苯橡胶( S-SBR)是使用烷基锂催化体系在有机溶剂中进行的阴离子共聚合反应的产物。

   与乳液聚合丁苯橡胶相比较, 溶聚丁苯橡胶具有分子量分布窄、 支化结构少、 顺式含量高和非橡胶成分低等特点。

特点:

1)滚动阻力很小、抗湿滑性和耐磨性好,适合制造子午线轮胎,有利于汽车节能降耗和安全性的要求。

2)可根据用户的需要进行胶种的分子设计与性能调整。

控制苯乙烯单体单元含量、顺式- 1,4 -结构含量、反式- 1,4 -结构含量和乙烯基的含量,以及通过加入偶联剂, 使分子链末端引入锡化物或氨基等含氮化合物进行偶联改性。

  借此使轮胎获得高抗湿滑性、低滚动阻力和优异的综合使用性能。

3)溶聚丁苯橡胶透明性好,可用于各种浅色或彩色橡胶制品。

硅橡胶的结构特点:

    分子主链由硅原子和氧原子组成(- Si -O-Si -),其侧链主要是烷基、苯基、乙烯基、氰基和含氟基等。

    硅橡胶是一种直链状的高分子量的聚有机硅氧烷,分子量一般上万。

     具有较高的聚合度,但溶解度大,弹性低,机械强度差,不能直接应用。

     常加入白炭黑, 二氧化钛作为补强剂, 用过氧化物如过氧化二苯甲酰作硫化剂, 进行混炼,成型、热处理硫化,得到硅橡胶。

硅橡胶的性能特点:

1、耐高温性:

     由于分子主链由硅原子和氧原子构成的,因此具有无机高分子的特征。

    Si -O键的键能 (370kJ/mol) 比 C-C 键 (240kJ/mol) 大得多,具有很高热稳定性,高温下分子的化学键不断裂、不分解。

   硅油的使用温度可以超过 200℃,硅橡胶使用温度也可以达 250℃以上。

2、耐候性

   有机硅产品的主链为 Si- O键,无双键存在,因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅产品在自然环境下使用一般都可达几十年以上。

3、电气绝缘性

    有机硅有很好的疏水性,因此在湿态下使用具有高可靠的电气绝缘性。

4、低表面张力和低表面能:超疏水涂料

5、良好的透气性和生理惰性

   在室温下对空气、氮、氧、二氧化碳等气体的透气率比 NR高 30—50 倍。

    从生理性上看,聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种,具有好的耐生物老化,与动物机体无排异反应。

高温硫化硅橡胶

加成型和缩聚型

加成型液体硅橡胶 (LSR)是硅橡胶中档次较高的一类品种与缩合型液体硅橡胶比较,具有硫化过程不产生副产物、收缩率极小、能深层硫化等优点,在高温下的密封性也比缩合型的好。此外,工艺简便、成本低廉。

LSR配方组成:

基础胶 —— 聚甲基乙烯基硅氧烷生胶;

交联剂 —— 聚甲基氢硅氧烷;

催化剂 —— 过渡金属 ( 如铂、镍、铑等 ) 的络合物;

填充剂 —— 气相法或沉淀法白炭黑、氧化铁、二氧化钛和炭黑等。


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