橡胶自粘性及其影响因素

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橡胶的特性和用途

橡胶的特性和用途

橡胶的特性和用途目录 (3)1、具有高弹性 (3)2、具有粘弹性 (3)3、具有缓冲减震作用 (3)4、具有电绝缘性 (3)5、具有温度依赖性 (4)6、具有老化现象 (4)7、必须进行硫化 (4)橡胶的种类与特性 (4)1.天然橡胶(NR) (4)2.丁苯橡胶(SBR) (5)3.顺丁橡胶(BR) (5)4.异戊橡胶(IR) (5)5.氯丁橡胶(CR) (6)6.丁基橡胶(IIR) (6)7.丁腈橡胶(NBR) (7)8.氢化丁腈橡胶(HNBR) (7)9.乙丙橡胶(EPM\\EPDM) (7)10.硅橡胶(Q) (8)11.氟橡胶(FPM) (8)12.聚氨酯橡胶(AU\\EU) (9)13.丙烯酸酯橡胶(ACM\\AEM) (9)14.氯磺化聚乙烯橡胶(CSM) (9)15.氯醚橡胶(CO\\ECO) (10)16.氯化聚乙烯橡胶(CM或CPE) (10)丁腈橡胶的应用 (10)(一)简介与特性 (10)(二)研发历史 (12)(三)生产规模 (12)(四)生产技术 (13)(五)产品应用 (13)(六)研发趋势 (13)橡胶材料的特性与用途橡胶材料的基本特点:1、具有高弹性橡胶的弹性模量小,一般在1-9.8Mpa。

伸长变形大,伸长率可高达100%,仍表现有可恢复的特性,并能在很宽的温度(-50-+150℃)范围内保持有弹性。

2、具有粘弹性橡胶是粘弹性体,由于大分子间作用力的存在,使橡胶受外力作用,产生形变时受时间、温度等条件的影响,表现有明显的应力松弛和蠕变现象,有振动或交变应力等周期作用下,产生滞后损失。

3、具有缓冲减震作用橡胶对声音及振动的传播有缓和作用,可利用这一特点来防除噪音和振动。

4、具有电绝缘性橡胶和塑胶一样是电绝缘材料。

例如天然橡胶和丁基橡胶和体积电阻可达到105、具有温度依赖性高分子材料一般都受温度影响,橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆,在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧等。

橡胶硫化开裂原因

橡胶硫化开裂原因

橡胶硫化开裂原因1.橡胶材料的老化:橡胶材料是一种高分子聚合物,随着时间的推移,橡胶分子链会因受到外界因素的影响而发生断裂,导致橡胶硫化开裂。

外界因素包括阳光、氧气、水分、温度等。

2.橡胶材料的拉伸和压缩:橡胶制品在使用过程中,会不断受到拉伸和压缩的力量,使得橡胶分子链发生变形。

如果受力超过橡胶材料的承受范围,就会导致橡胶硫化开裂。

3.橡胶材料的硫化不均匀:橡胶硫化是通过加入硫化剂,使橡胶分子链之间发生交叉链接而形成3D网络结构。

如果橡胶材料硫化不均匀,即部分区域硫化程度过高或过低,会导致橡胶硫化开裂。

4.橡胶材料的应力集中:橡胶制品在使用过程中,会受到不同方向的应力作用。

如果橡胶材料上存在应力集中的区域,即其中一部分承受的应力较大,就会导致该部分发生开裂。

5.橡胶材料的化学物质的侵蚀:一些化学物质,如酸、碱、油脂等,会与橡胶材料发生反应并侵蚀材料表面,导致橡胶硫化开裂。

针对以上原因,可以采取一些措施来防止橡胶硫化开裂:1.使用抗老化剂:在橡胶制品的生产过程中,加入一定量的抗老化剂,可以延缓橡胶材料的老化过程,减少橡胶硫化开裂的可能性。

2.调整硫化工艺:在橡胶材料的硫化过程中,控制硫化剂的添加量和硫化温度,使得橡胶材料的硫化均匀,降低橡胶硫化开裂的风险。

3.增加材料的强度:通过改变材料的配方或加入增强剂,可以提高橡胶材料的耐拉伸和耐压缩性能,减少开裂的可能性。

4.减少应力集中:在橡胶制品的设计和使用过程中,注意减少应力集中区域的存在,避免其中一部分承受过大的应力。

5.防止化学侵蚀:对于可能与橡胶材料发生反应的化学物质,必要时可以在橡胶表面涂覆一层保护涂层,以防止化学物质对橡胶的侵蚀。

综上所述,橡胶硫化开裂是由多种原因造成的,包括橡胶材料的老化、拉伸和压缩、硫化不均匀、应力集中以及化学物质的侵蚀。

通过采取相应的措施,可以有效地防止橡胶硫化开裂,提高橡胶制品的使用寿命。

胶水粘度的影响因素

胶水粘度的影响因素

胶水粘度的影响因素胶水粘度指的是胶水在流动过程中抵抗内部摩擦力的能力,即流动的阻力大小。

胶水粘度的大小会直接影响到胶水的黏附性和涂敷性能,因此了解胶水粘度的影响因素对于胶水的选择以及应用具有重要意义。

以下是胶水粘度的主要影响因素:1.温度:温度是影响胶水粘度的重要因素之一。

一般情况下,温度越高,胶水的粘度越低,流动性越好;相反,温度越低,胶水的粘度越高,流动性越差。

这是因为随着温度的升高,分子热运动加剧,分子间相互作用减弱,胶水流动性增强。

2.溶剂浓度:溶剂浓度是影响胶水粘度的另一个重要因素。

溶剂在胶水中的作用是降低胶水的粘度,增加其流动性。

一般来说,溶剂浓度越高,胶水的粘度越低,流动性越好。

这是因为溶剂分子与胶水分子相互作用强度较小,可以破坏胶水分子间的相互作用力,从而减低粘度。

3.固体含量:胶水中固体成分的含量也会影响胶水的粘度。

胶水中固体含量越高,胶水的粘度越高,流动性越差。

这是因为固体成分的存在增加了胶水分子间的相互作用力,使得流动变得困难。

4.分子量和分子结构:胶水分子的分子量和分子结构对胶水粘度的影响也非常重要。

一般来说,分子量越大,胶水的粘度越高,流动性越差。

此外,分子结构的复杂性也会增加分子间的相互作用力,导致粘度的增加。

5.粘度剂的添加:根据需要,胶水中可以添加粘度剂来调整胶水的粘度。

粘度剂的添加可以增加胶水的黏附性和稠度,使其具有更好的涂敷性能。

6.混合搅拌条件:混合搅拌条件也会对胶水粘度产生影响。

例如,搅拌时间、搅拌速度等因素都会影响胶水的流动性和粘度。

总之,胶水粘度受多种因素的综合影响。

了解这些影响因素可以帮助我们更好地选择和应用胶水,以满足不同使用要求。

在实际应用中,我们可以根据需求来调整温度、溶剂浓度、固体含量、添加粘度剂等参数,以获得所需的胶水粘度。

高分子材料的高弹性

高分子材料的高弹性

⾼分⼦材料的⾼弹性橡胶的⾼弹性摘要:⾼弹性是⾼分⼦材料最具特⾊的性质,⼜叫橡胶弹性,橡胶具有宝贵的⾼弹性。

本⽂描述橡胶⾼弹性,及其他性能指标,和选择橡胶品种。

关键字:橡胶⾼弹性特点条件绪论:处于⾼弹态的橡胶类材料在⼩外⼒下就能发⽣100-1000%的⼤变形,⽽且形变可逆,这种宝贵性质使橡胶材料成为国防和民⽤⼯业的重要战略物资。

⾼弹性源⾃于柔性⼤分⼦链因单键内旋转引起的构象熵的改变,⼜称熵弹性。

⾼弹性------聚合物(在Tg以上)处于⾼弹态时所表现出的独特的⼒学性质,⼜称橡胶弹性⼀、橡胶⾼弹性的本质原因⾼弹性的本质原因和橡胶内部的分⼦结构有关系的。

未经硫化的橡胶呈细团状,硫化后呈渔⽹状。

硫化胶由于各种交联⽅式的不同,硬度不同,交联密度不同,含胶量不同等原因,表象也不相同。

交联密度⾼了,分⼦间的键会增加分⼦束的强度,这时当外⼒作⽤下,交联键会给分⼦链⼀定的组合保护,因为分⼦链的长度不同,这时短的就会先因受⼒过⼤断掉。

就象⼏条线不同长度的线很容易扯断,但是把⼏条线中间结⼏个扣,就会受⼒更均匀⼀些,也更不易断。

当然交联密度过⾼就会从本质上改变橡胶⼤分⼦的特性,反⽽会弹性下降。

⼆、⾼弹形变的特点1、形变量⼤,可达100%~1000%(对⽐普通⾦属弹性体的弹性形变不超过1%);2、弹性模量低,约10-1~10MPa(对⽐⾦属弹性模量,约104~105MPa)。

3、⾼弹形变的弹性模量与温度成正⽐,⽽⾦属的弹性模量随温度升⾼⽽下降。

4、形变过程有热效应,绝热拉伸(快速拉伸)时,材料会放热⽽使⾃⾝温度升⾼,⾦属材料则相反。

5、⾼弹形变有⼒学松弛现象(⾼弹形变时分⼦运动需要时间),⽽⾦属弹性体⼏乎⽆松弛现象。

⾼弹性的本质是熵弹性T △ S ; ⾃发的熵增可使形变恢复,⽆能量损耗。

三、⾼弹性的条件:1、柔性⾼,⾼分⼦链的柔性是出现⾼弹性的根本原因。

只有在室温下不易结晶的柔性⾼聚物,才有可能成为具有⾼弹性的橡胶2、分⼦链长,分⼦链越长,链段数越多,分⼦链就越柔顺,热运动越容易;分⼦量越⼤物理结点越多,链与链之间不容易滑移,有利于提⾼弹性。

橡胶产品基本缺陷产生原因及解决措施

橡胶产品基本缺陷产生原因及解决措施

浇口设计不合理
浇口设计不合理,导致充型困难或产 生气孔等缺陷。
模具加工精度低
模具加工精度不高
导致模具配合不良,出现飞边、 溢料等问题。
模具表面粗糙
模具表面粗糙导致制品表面质量差 。
模具材料不当
使用不当材料制作模具,导致制品 不符合要求。
设备性能不良
注射机精度不高
注射机精度不高,导致注射不稳 定,制品出现气泡、银纹等缺陷
配方比例不当
橡胶配方中各种原材料的 比例不当,会影响橡胶产 品的性能。
配方设计不合理
硫化体系不合理
硫化体系是橡胶配方设计 的重要部分,硫化剂、促 进剂等配比不当,会影响 橡胶产品的性能。
补强体系不合理
补强剂的种类和用量不当 ,会影响橡胶产品的强度 和耐磨性等性能。
增塑体系不合理
增塑剂的种类和用量不当 ,会影响橡胶产品的柔软 度和耐寒性等性能。
建立完善的设备维护和保养制度 ,定期对设备进行检查、维修和
更换。
保持生产环境的清洁和卫生,减 少污染和杂质对产品质量的影响

加强产品使用及环境监控
对产品使用进行严格的监管和控制,避免滥用和误用。 对产品使用环境进行评估和监控,确保其符合产品要求。
建立完善的质量检测和监控体系,对产品进行定期检查和测试。
压力不均
总结词
压力不均是指在橡胶加工过程中,压力 分布不均匀,导致橡胶制品出现鼓包、 厚度不均等问题。
VS
详细描述
压力不均的原因包括模具设计不合理、压 力控制不稳定、注射速度过快或过慢等。 此缺陷会导致橡胶制品形状变形、精度降 低,影响使用性能和外观质量。
时间控制不当
总结词
时间控制不当是指在橡胶加工过程中,时间控制过长或过短,导致橡胶制品出现老化、不耐用等问题。

橡胶技术指标及参数

橡胶技术指标及参数

3. 顺丁橡胶(BR) 是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。优点是:弹性与耐磨性优 良,耐老化性好,耐低温性优异,在动态负荷下发热量小,易于 金属粘合。缺点是强度较低,抗撕裂性差,加工性能与自粘性差。 使用温度范围:约-60℃~+100℃。一般多和天然橡胶或丁苯 橡胶并用,主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。 4. 异戊橡胶(IR) 是由异戊二烯单体聚合而成的一种顺式结构橡胶。化学组成、立 体结构与天然橡胶相似,性能也非常接近天然橡胶,故有合成天 然橡胶之称。它具有天然橡胶的大部分优点,耐老化由于天然橡 胶,弹性和强力比天然橡胶稍低,加工性能差,成本较高。使用 温度范围:约-50℃~+100℃可代替天然橡胶制作轮胎、胶鞋、 胶管、胶带以及其他通用制品。
11. 氟橡胶(FPM) 是由含氟单体共聚而成的有机弹性体。其特点耐温高可达300℃, 耐酸碱,耐油性是耐油橡胶中最好的,抗辐射、耐高真空性能 好;电绝缘性、机械性能、耐化学腐蚀性、耐臭氧、耐大气老 化性均优良。缺点是加工性差,价格昂贵耐寒性差,弹性透气 性较低。使用温度范围:-20℃~+200℃。主要用于国防工业 制造飞机、火箭上的耐真空、耐高温、耐化学腐蚀的密封材料、 胶管或其他零件及汽车工业。 12. 聚氨酯橡胶(AU\EU) 有聚酯(或聚醚)与二异氰酸酯类化合物聚合而成的弹性体。 其特点是耐磨性好,在各种橡胶中是最好的;强度高、弹性好、 耐油性优良。耐臭氧、耐老化、气密性等也优异。缺点是耐温 性能较差,耐水和耐碱性差,耐芳香烃、氯化烃及酮、酯、醇 类等溶剂性较差。使用温度范围:约-30℃~+80℃。制作轮 胎紧挨由零件、垫圈、防震制品,以及耐磨、高强度和耐油的 橡胶制品。
常用橡胶其技术性能指标和参数:
1. 天然橡胶(NR) 以橡胶烃(聚异戊二烯)为主,含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类 和无机盐等。弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨 性和耐旱性良好,加工性佳,易于其它材料粘合,在综合性能方面优 于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差,容易老化变质;耐油和 耐溶剂性不好,第抗酸碱的腐蚀能力低;耐热性不高。使用温度范围: 约-60℃~+80℃。制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘 层和护套以及其他通用制品。特别适用于制造扭振消除器、发动机减 震器、机器支座、橡胶-金属悬挂元件、膜片、模压制品。 2. 丁苯橡胶(SBR) 丁二烯和苯乙烯的共聚体。性能接近天然橡胶,是目前产量最大的通 用合成橡胶,其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶,质地 也较天然橡胶均匀。缺点是:弹性较低,抗屈挠、抗撕裂性能较差; 加工性能差,特别是自粘性差、生胶强度低。使用温度范围:约- 50℃~+100℃。主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶 鞋及其他通用制品。

影响自粘聚合物改性沥青防水卷材质量问题的因素及改善建议

影响自粘聚合物改性沥青防水卷材质量问题的因素及改善建议【摘要】本文通过对自粘聚合物改性沥青防水卷材国内相关抽检单位检测数据进行分析,论述自粘聚合物改性沥青防水卷材行业内常见不合格指标的主要影响因素,并针对相应的质量问题提出了一些改善建议。

【关键词】防水卷材质量影响因素改善建议1.自粘聚合物改性沥青防水卷材简介自粘聚合物改性沥青防水卷材是以合成橡胶和树脂改性沥青中加入适量活性助剂(SBS、TP、浸水剂等)制成的特殊防水胶料,面层覆以聚乙烯膜、PET聚酯膜、细砂为表面材料或无膜(双面自粘),底面采用硅油防粘隔离纸作为防粘隔离材料制成的一种有增强自粘防水层覆面材料的自粘卷材,其表面材料HDPE、AL 可起到辅助防水作用。

自粘聚合物改性沥青防水卷材相对于其他类型防水卷材有一下优点:(1)低温性能好,延展度高;(2)有比较强的基层密闭性及良好的粘结强度;(3)使用方便,操作步骤简单,绿色环保,客户可根据工程需求要求厂家生产聚乙烯膜、PET聚酯膜、铝箔等不同面层材料的防水卷材。

二、国内检测数据不合格项目统计1.根据2020年国内某地产商材料集采部门对各个项目日常抽检数据显示,截止到2020年12月31日,全年共送检自粘聚合物改性沥青防水卷材357件,对其外观尺寸及物理力学指标进行检测,检测依据国家强制标准GB 23441-2009《自粘聚合物改性沥青防水卷材》,其中21件不合格。

对其相应的第三方检测报告进行分析统计,其中钉杆水密性不合格1次,沥青断裂延伸率不合格2次、低温柔性不合格1次、热老化后低温柔性不合格1次,卷材与卷材剥离强度不合格5次,卷材与铝板剥离强度不合格5次,持粘性不合格1次;热老化后卷材与铝板的剥离强度不合格5次。

2.在国家市场监督管理总局2017年建筑防水卷材产品质量国家监督抽查结果中显示,当时全国共抽查了北京、江苏、广东、陕西等19个省、自治区、直辖市126家企业生产的126批次建筑防水卷材产品其中自粘聚合物改性沥青防水卷材共抽检了5批次其中有1批次不合格,不合格项目为:卷材与卷材剥离强度、卷材与铝板剥离强度、热老化后卷材与铝板剥离强度、持粘性。

混炼胶中影响硫化后粘合的原因

混炼胶中影响硫化后粘合的原因混炼胶是橡胶制品生产过程中重要的一个环节,其中的成分和工艺会直接影响到最终产品的质量。

在胶料混炼过程中,存在着一些因素会影响硫化后的粘合效果。

本文将从胶料成分、混炼工艺以及硫化条件等方面来分析原因。

胶料成分是影响硫化后粘合的重要因素之一。

胶料中的填料、增塑剂、硫化剂等成分的质量和配比会对硫化后的粘合效果产生影响。

填料的含量过高会使橡胶粘合面积减小,从而影响粘合强度;而填料的种类也会对粘合效果产生影响,如石墨填料可以提高胶料的导电性,有利于一些特殊要求的粘合。

增塑剂的种类和用量也会对粘合性能产生影响,一些增塑剂可能降低胶料的硫化速率,从而影响粘合效果。

此外,硫化剂的种类和用量也会对粘合性能产生重要影响,不同的硫化剂有不同的活性,会影响硫化反应的速率和程度。

混炼工艺也会对硫化后的粘合产生影响。

混炼工艺中的温度、时间和剪切力等参数都会对胶料的分散性和流动性产生影响,从而影响硫化后的粘合性能。

温度过高会导致胶料老化,使粘合性能下降;温度过低则会影响胶料的流动性,使粘合面积减小。

混炼时间的长短也会对粘合性能产生影响,时间过长会造成胶料的过分分散,时间过短则可能导致胶料的分散不均匀。

剪切力的大小和方式也会对胶料的分散和混合产生影响,适当的剪切力可以提高胶料的分散性和混合均匀性,从而提高硫化后的粘合效果。

硫化条件也会对粘合性能产生重要影响。

硫化温度、时间和压力等条件会直接影响硫化反应的进行和粘合性能的形成。

硫化温度过高会导致胶料的老化和热分解,影响粘合性能;温度过低则会影响硫化反应的速率和程度。

硫化时间的长短也会对粘合性能产生影响,时间过长可能导致硫化剂的过度反应,时间过短则可能导致硫化不完全。

硫化压力的大小也会对粘合性能产生影响,适当的压力可以提高胶料的接触面积和粘合强度。

混炼胶中影响硫化后粘合的原因主要包括胶料成分、混炼工艺和硫化条件等方面。

在实际生产中,我们需要根据具体的产品要求和工艺条件来优化胶料配方和工艺参数,以达到最佳的硫化后粘合效果。

橡胶配方设计


橡胶配方设计
耐70℃的非极 性油,Shore A硬度为70,
适用于注射硫 化成型工艺。
配方设计
橡胶性能要求 工艺要求 配方 配合 加工 制品 成本要求
2020/2/11
橡胶配方设计
2020/2/11
橡胶配方设计
二、橡胶配方设计的原则
a. 达到指定的硫化胶技术性能; b. 加工工艺性能良好; c. 降低生产成本。包括原材料成本和加工成本,如
多组分:橡胶、硫化剂、促进剂、活性剂、 防老剂、填料、软化剂等
b. 橡胶配方设计是个因子水平数不等的试验
设计方法、活用正交表(因子、水平数不等)
c. 橡胶配方设计中各组分间有复杂的交互关系
配方中原材料之间产生的协同效应、加和效应或对抗作用.
2020/2/11
橡胶配方设计
d. 工艺因素对橡胶配方实施有重要的作用
测定100%、200%、300%、500%的定伸应力;
扯断伸长率( %)-试样扯断时,伸长与原长之比;
扯断永久变形 ( %)-试样拉伸至断裂,自由状态下保持3分钟, 不可
恢复的变形长度与原长之比。
(c) 撕裂强度(KN/m) 试样被撕裂时,单位厚度所承受 的负荷。
2020/2/11
橡胶配方设计
(d)磨耗:橡胶表面受到磨擦力作用而使橡胶表面 发生磨损脱落的现象。仪器有阿克隆磨耗仪等
2020/2/11
橡胶配方设计
# 耐疲劳性的配方设计
a. 生胶结构:高应变 NR(拉伸结晶), 低应变 SBR(Tg较高);
b. 硫化体系:~C-SX-C ~、交联密度; c. 软化剂; d.填充体系:高结构炭黑; f. 防老剂:品种及用量
2020/2/11

橡胶滞后偏大的原因

橡胶滞后偏大的原因橡胶作为一种重要的工业原料,在许多领域有着广泛的应用。

然而,橡胶的滞后性是一个常见的问题,这意味着橡胶在受力后会有一定的延展性,无法立即恢复到原来的形状。

这种滞后现象往往会对橡胶制品的性能和使用寿命产生负面影响。

那么,为什么橡胶会出现滞后偏大的现象呢?橡胶的滞后现象与其分子结构有关。

橡胶分子是由长链聚合物组成的,这些长链聚合物在受力时会发生拉伸和变形。

然而,由于橡胶分子链之间的交联较少,这种变形会导致分子链之间的相互滑移,从而导致橡胶材料的滞后现象。

此外,橡胶分子中的交联点也会对滞后性产生影响。

交联点的数量和分布情况会影响橡胶的弹性恢复能力,从而影响滞后性的大小。

橡胶的滞后现象还与温度有关。

在较高的温度下,橡胶分子链之间的相互滑移速度会增加,从而导致滞后现象更加明显。

这是因为高温会增加分子的热运动能量,使分子链更容易发生滑移。

此外,橡胶材料在高温下也容易发生老化和劣化,进一步加剧了滞后现象。

橡胶的滞后性还与应力应变速率有关。

当橡胶受到较快的应力应变作用时,分子链之间的相互滑移速度会增加,导致滞后现象偏大。

这是因为较快的应力应变会使橡胶分子链之间的相互作用变得较弱,从而增加滞后性的程度。

橡胶的成分和添加剂也会影响其滞后性。

不同种类的橡胶具有不同的滞后特性。

例如,天然橡胶具有较大的滞后性,而合成橡胶具有较小的滞后性。

此外,添加剂的种类和用量也会对滞后性产生影响。

一些添加剂可以改善橡胶的滞后特性,而另一些添加剂可能会加剧滞后现象。

橡胶滞后偏大的原因主要与其分子结构、温度、应力应变速率以及成分和添加剂有关。

了解这些原因有助于我们更好地理解橡胶的性能和使用特性,从而选择合适的橡胶材料和处理方法,以减少滞后性对橡胶制品性能和使用寿命的影响。

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胶料自粘性及影响因素分析
自粘是同种未硫化胶料贴合并停放一定时间后产生的融为一体的现象。

它是两个粘合表面的橡胶大分子通过分子热运动相互扩散渗透的结果。

自粘性是未硫化胶独有的特性[1]。

自粘性在成型过程中很重要,因而也被称为成型粘性。

自粘性对橡胶加工有利也有弊,它为各制品的贴合成型提供粘合力,保证贴合部位牢固;但有的工序环节中不需要自粘,为了防止粘合,还要使用隔离剂。

本文讨论胶料自粘性的产生原理及其影响因素。

1自粘性的产生
未硫化胶相互接触时,界面处相互渗透和扩散,这种分子尺度的相互扩散经过一定时间后使两层胶融为一体。

在理想情况下,其粘合力可达到胶料自身强度,从而保证硫化后产品整体性能的均匀,因此可以把自粘视为大分子相互扩散的结果。

当两层胶片贴合时,界面处的橡胶大分子链在相互纠缠过程中因热运动而形成空穴,会容许其相邻分子链以链段规模挤入空隙之中,随着时间的延长而最终融为一体,如图1 所示。

对不同胶种而言,由于空穴的容积、截面积和每个聚合单位的穴数不同,导致自粘力不同。

空穴的容积越大,穴数越多,自粘力水平越高。

其中最关键的因素是空穴容积,空穴容积小往往容不下相邻分子的链段,在这种情况下,穴数再多也不起作用。

不同胶种的空穴容积、面积和穴数见表1。

由表1可见,NR 的空穴容积和单元空穴数都处于绝对优势,自粘性最强,而EPDM 最弱[2]。

2 自粘性的影响因素
2.1 胶种
橡胶的相对分子质量大,对界面相互扩散和渗透都不利,自粘效果差;反之则扩散的自由度大,对自粘有利。

因此,为保证良好的自粘性,生胶需要充分塑炼。

橡胶分子支链的存在不同程度地阻碍了链段的热运动和扩散,因此不利于自粘。

极性基团的偶极矩大,对空穴的生成和链段的进入都有阻碍,且极性基团的存在加大了扩散所需的活化能,增大了扩散难度。

以NBR为例,腈基含量不同,扩散活化能也不同。

NBR 中丙烯腈质量分数为0.196,0.280和0.369时,其扩散活化能分别为19.85,36.15和69.18kJ。

由此可见,NBR的丙烯腈含量越大,扩散越困难,自粘性也就越差。

结晶是分子链定向排列的结果,它使高聚物的硬度提高。

结晶度高则扩散系数小,有利于扩散或自粘性的提高。

结晶性橡胶,如NR和CR因分子间力大,相互缠结力强,故自粘性好;非结晶性橡胶如SBR,BR和NBR等次之,IIR和EP-DM 最差。

综上所述,橡胶分子链段的扩散是自粘的基础,而扩散又取决于相对分子质量、支链结构、极性基团和结晶度,NR 之所以自粘性强,就是因为在这4个方面均占优势[3]。

2.2 配合剂
除胶种外,配合剂对胶料自粘性也有调节作用[2]。

(1) 软化剂
软化剂大多为液态,因其分子短小,易渗透到橡胶分子链中,削弱分子链的相互吸引和制约,使间距拉大,扩散自由度增大,从而对自粘性起积极作用。

但并非所有软化剂都如此,如石蜡等品种易喷出表面,妨碍界面接触,不利于自粘。

而松焦油、沥青和机油等有利于提高自粘性。

(2) 补强填充剂
表面活性强的品种如炭黑、白炭黑等都能借助于表面的活性基团(如羟基、醚基等) 提高橡胶的自粘性。

此外,填充剂的粒径与自粘效果有关,粒子越小,
效果越好。

例如,在NR 中分别添加不同品种的炭黑,所得自粘力不同,如表2所示。

其它浅色填料对未硫化胶自粘性也有不同影响。

在NR中分别添加40份4种不同浅色填充剂,空白、白炭黑、氧化镁、氧化锌和陶土胶料的自粘力分别为0.254,0.930,0.532,0.360和0.307kN·m-1,自粘性都有不同程度的提高,以白炭黑最显著,而陶土最小,这与它们对橡胶的补强性顺序一致。

由此可见,设计自粘性试验配方时,应优先考虑填充剂的粒径和表面活性,若选用滑石粉、云母或石墨等品种,则有损于自粘性。

(3) 粘合增进剂
粘合增进剂主要有以下几个方面的作用[4]:①改善SR的自粘性,提高加工性能;②提高胶粘剂的内聚力和对各种表面的粘合性,增强其耐热性及粘合保持性;
③增大胶粘带用胶粘剂、热熔胶粘剂和印刷油墨等的粘合力。

粘合增进剂多为热塑性树脂,相对分子质量为200~1500,玻璃化温度和软化点均较低,软化点范围为5~150℃,常温下呈半液态或固态,故在单独存在或配入适当溶剂后具有流动性。

增粘树脂主要有天然树脂及其衍生物和合成树脂两大类。

天然树脂及其衍生物包括松香类树脂、聚萜烯类树脂和萜烯酚醛树脂等;合成树脂包括聚合类树脂和缩合类树脂。

有效的橡胶粘合增进剂应具备以下条件:①与橡胶基质的相容性好;②本身具有很强的粘合性;③增粘效果持久且随时间的延长变化小;④不降低硫化速度及硫化胶的物理性能。

目前,粘合增进剂在粘合中的作用机理仍不是很清楚。

胶料中加入粘合增进剂后,粘度下降,局部流动变易,粘合性提高,其原因可能是粘合增进剂增强了橡胶分子的自由运动,从而增进两粘合面的相互渗透和扩散,使两种材料达到均一融合并牢固地粘合在一起。

一般情况下,有适当相对分子质量、具有支化结构、含有极性以及具有空间障碍作用基团的增粘树脂具有较好的增粘效果。

2.3 工艺条件
工艺方面,提高自粘性的途径包括[1] : ①掺用NR(对SR而言);②用溶剂擦拭待粘表面,让溶剂小分子进入待粘表面,促进相互扩散;③对贴合部位加热、加压,增强分子热运动,使界面部位的分子更贴近。

3 自粘性的测定方法
自粘性的测定方法有两种:一是对接粘性试验法,即测定恒定负荷下试样完全分离的时间或恒定伸长率下试样完全分离时的最高应力,对接粘性试验机有粘合计、粘性计和改良粘合计;二是剥离粘性试验法,即测定恒定负荷下试样剥离一定长度所需的时间或恒定伸长率下试样剥离面上单位面积耗用的能量,测试仪器为普通拉力试验机,剥离粘性试验根据剥离角度不同,分为90°和180°两种。

目前国内对混炼胶粘性的测定方法还没有统一的标准,也缺少专用测试仪器,基本采用180°剥离法,即对定宽、定长的两试样均匀施加一定的负荷,一定时间后在恒定剥离速度下测定剥离强度或在恒定负荷下测定剥离时间[5]。

4 结语
未硫化胶的自粘性是橡胶制品成型工艺的重要指标。

要获得自粘性好的半成品,首先应考虑使用具有良好自粘性的胶种,并通过改变配合体系和工艺条件来提高自粘性。

参考文献:
[1] 君轩. 自粘和自粘性[J].世界橡胶工业,2004,31(11):48.
[2] 刘鸿. 橡胶胶料的自粘性[J].橡胶工业,1980,27(1):37245.
[3] 赵光贤. 橡胶的自粘与胶鞋生产[J].特种橡胶制品,2005,26(1):39241.
[4] 山西化工研究所. 塑料橡胶加工助剂[M].北京:化学工业出版社,1983:622.
[5] 朱嘉,李花婷,王宇翔等. 胶料自粘性的测定方法及增粘树脂TKM系列的性能评价[J].
橡胶工业,2000,47(12):7342737.
自粘性是指未硫化胶在停放、或成型时的能够相互粘接的一种性能,停放时要防止胶片之间的粘接,成型时各部件之间粘接性能要好。

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