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橡胶的物理特性和配合系统

常温下橡胶是一种独具高弹性聚合物材料,是任何其他材料所不具备的胶也被称为弹性体,它具有特别大的弹性变形,最大可以被拉伸到1000%以上,形后撤去负荷,变形能迅速恢复,残余变形很小;橡胶的应力一应变不出现屈服现象。此外,橡胶属于有机高分子材料,所以它具有有机高分子材料的共性,如密度小,电绝缘性能好,不容易被酸、碱腐蚀,气密性高,但它的强度和硬度比较低,耐磨性能差,不耐老化等。分子材料的共性,如密度小,电绝缘性能好,不容易被酸、碱腐蚀,气密性高,但它的强度和硬度比较低,耐磨性能差,不耐老化等。

生胶随温度的变化可呈现三种状态即玻璃状态、高弹性状态、黏流状态。如天然橡胶(NR)在-72℃以下为玻璃状态,在1 30℃以上为黏流状态,在此两温度之间为高弹状态。未经过硫化的橡胶在高温下变软甚至呈黏流,形状和性能都随之变化,低温时变硬。正因为如此,生胶必须要经过加工之后才能具备应有的使用性能。

橡胶的配合系统
生胶不能直接制成橡胶制品,它是橡胶制品的母体材料,为便于加工和改善产品的使用性能,必须加入各种不同的辅助化学原料,这些原料总称为配合剂。
配合剂的种类很多,所起的作用及对橡胶制品性能的影响也不相同。
1.硫化剂
硫化剂是一类使橡胶由线型大分子转变为网体状大分子的物质,这种转变过程称为硫化。不同的橡胶使用不同的硫化剂。硫化剂有:硫磺、硫磺给予体,有机过氧化物,醌类,酯类化合物,某些金属(Zn. Mg)的氧化物等。硫磺是天然橡胶及二烯烃类通用合成橡胶的主要硫化剂。
2.硫化促进剂
硫化促进剂可加快硫化速度和降低硫化温度,缩短硫化时间,并且还能改善硫化橡胶的物理机械性能。硫化促进剂分有机的和无机的两大类。促进剂有氧化铅、氧化镁、噻唑类及秋兰姆类等。
3.活性剂
活性剂是为了提高橡胶硫化效果而使用的化学药品,加入少量的活性剂不仅能使促进剂发挥促进作用,由于硫化活性剂的存在,参与硫化作用,提高橡胶的物理机械性能。活性剂分无机活性剂和有机活性剂。无机活性剂大多数为金属氧化物、氢氧化物和碱式碳酸盐等;有机活性剂有硬脂酸、二乙醇胺、三乙醇胺、硬脂酸锌等。
4.防老剂
橡胶制品在加工、储存和使用过程中,由于受阳光、热、氧、臭氧、机械应力和高能辐射等内外因素的综合作用和影响,而使原有的优良性能变坏,这种不可逆的变化称为老化。凡能抑制橡胶老化现彖的物质叫做防老剂。防老剂一般可分两类,即物理防老剂和化学防老剂。物理防老剂主要有石蜡、微晶蜡等物质。在常温下,这种物质在橡胶制品表面,形成一层薄膜,起隔离臭氧、氧气作用。化学防老剂有苯酚类、芬伯胺和仲胺类化合物。
5.防焦剂
橡胶在硫化前要经过塑炼、混炼、压延、挤出等工艺过程,由于机械作用产生的热量,或者在高温条件储存,都可能会使胶料产生早期硫化而导致塑性降低,这种现象就称作焦烧或早期硫化。防止橡胶早期硫化的添加剂,称为防焦剂。防焦剂主要是硫氮类。其他防焦剂还有有机酸,如水杨酸、邻苯二甲酸酐(PA)和亚硝基化合物(NDPA)等。
6.软化剂
能降低橡胶分子间的作用力,增加胶料的流动性能和可塑性能,使粉状配合剂与生胶很好地浸润,改善混炼工艺,缩短混炼时间。也可降低硫化胶硬度,定伸应力,提高胶料弹性和耐寒性等的添加剂,称为软化剂。又因能增加胶料塑性故也常称作增塑剂。软化剂(或增塑剂)主要有石油产品、煤焦油产品、植物油产品和合成产品。
7.补强剂和填充剂
补强剂和填充剂可统称为填料。填料可大幅度提高橡胶的力学性能;使非自补强橡胶具有使用价值。另外,某些填料还能赋予橡胶磁性、导电性、阻燃性、彩色等功能性,使橡胶具有良好的加工性能和降低成本等。

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