橡胶的特种配合及其原理.doc

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1、第三章橡胶的特种配合体系随着高分子科学的不断发展，对橡胶材料也提出了更高、更新的要求。为了适应高新技术发展的需要，橡胶材料也和其他高分子一样，其发展的主要趋势是高性能化、高功能化、复合化、精细化和智能化。所谓高性能，是指经过技术革新极大提高橡胶材料的原有性能，从而获得特定的性能，如耐高温、耐低温、耐化学腐蚀、耐辐射、高绝缘、高透明等。所谓高功能性，是指橡胶材料本来没有的特性，但通过特殊的配合加工而赋予其新的功能，使其达到预期设定功能的指标。例如导电、磁性、阻燃、吸水膨胀、水声橡胶等。智能化是橡胶经过设计后具有某些生物功能，如记忆、仿生等。橡

2、胶材料的发展趋势：高性能化、高功能化、复合化、精细化和智能化高性能：经过技术革新极大提高橡胶材料的原有性能，如耐高温、耐低温、耐化学腐蚀、耐辐射、高绝缘、高透明等。高功能：橡胶材料本来没有的特性，但通过特殊的配合加工而赋予其新的功能。例如导电、磁性、阻燃、吸水膨胀、水声橡胶等。智能化：具有某些生物功能，如记忆、仿生等。特种配合体系：耐热、耐寒、耐介质、难燃、导电、发泡等，应用于特殊的领域。3.1耐热制品耐热性是指在一定的高温使用条件下，在较长的时间内保持原有基本物理机械性能的能力。耐热性决定制品的最高使用温度和寿命，一般物理机械性能在高温下

3、保持稳定，即具有在高温下能够抵抗氧、臭氧、高能辐射、机械疲劳等因素的作用。硫化橡胶的耐热性表现在橡胶分子、交联键及其配合剂（主要是填充剂和增塑剂）有较高的粘流温度、热分解温度和化学稳定性。橡胶的粘流温度取决于橡胶分子结构的极性和刚性、橡胶分子之间的作用力、填料与橡胶之间的相互作用和交联键的键能。橡胶的热分解温度取决橡胶分子结构的化学键性质，化学键能越高，耐热性越好。橡胶的化学稳定性也是影响耐热性能的一个重要因素。因为在高温条件下，橡胶与氧、臭氧、其它介质的接触，都会促进橡胶的老化与被腐蚀。橡胶在高温即热氧作用下，橡胶大分子会发生降解、交联、

4、环化、异构化，活性填料会与橡胶分子发生进一步的作用，交联键产生断裂、环化或重新交联，橡胶内低分子物质产生挥发、分解。橡胶的耐热性与橡胶分子结构和组分、温度、机械作用和介质有密切关系。从配方设计的角度考虑，要提高橡胶制品的耐热性，主要通过如下三种途径：第一是选择对热和氧稳定性好，其化学结构具有高耐热性的橡胶；第二是在选用橡胶品种的基础上，选择耐热的硫化体系来改善硫化胶的耐热性；第三是发展优良的稳定剂系统，以提高橡胶制品对热和氧的防护能力。所以总的说来，主要通过生胶的牌号、硫化体系、防护体系、填料、增塑体系来综合考虑。提高橡胶制品的耐热性，主要

5、通过三种途径：a.合成新型橡胶，使其化学结构具有高的耐热性；b.选择适当的硫化体系、填料、增塑剂；c.发展优良的耐热氧老化剂。耐热性条件：短时耐热温度、连续使用温度、介质耐热老化性的表征：性能保持率/变化率、外观变化情况3.1.1橡胶品种的选择橡胶的分子结构对制品的耐热性起决定性的作用，在耐热橡胶配方中，一般选用高温下不易软化、热稳定性和化学稳定性高的品种。高温下变软的程度取决于大分子的极性和刚性。所有提高橡胶的极性，例如在橡胶分子中引入腈基、酯基、羟基、氯原子、氟原子等极性基团都有助于提高耐热性。橡胶的热稳定性取决于化学键的性质。聚合物主

6、热反应程度与聚合无的结构及化学键合强度有关。在橡胶中减少弱键的数量，提高其键能，可以提高耐热性。例如用耐热的无机元素取代主链上的碳原子，如VMQ等，或使用那些具有高键能的聚合物，如FPM等，将获得优异的耐热性。橡胶的化学稳定性是耐热的重要因素之一。橡胶的热老化主要起因于持续的自动氧化作用。自动氧化是以橡胶大分子中特别弱的键产生的自由基为引发点，派生出许多自由基，持续反复生成和分解过氧化物的链锁反应。根据各种橡胶的耐热性其使用温度范围如下表。表：各种橡胶的长期最高使用温度（℃）长期最高使用温度橡胶长期最高使用温度橡胶70NR、BR150CSM

7、、EPDM、IIR100SBR170ACM、HNBR、FVMQ120CR、NBR、CO/ECO250Q、FPM34具有较高的化学稳定性的橡胶在结构上应避免不饱和结构和支链结构。所以具有低不饱和度的IIR、EPDM和CSM等具有优良的耐热性能。常用的耐热橡胶有EPDM、IIR、XIIR、CSM、CO、ECO、ACM、Q、FPM、HNBR。3.1.2硫化体系的选择不同的硫化体系形成不同的硫化胶交联键网络类型。对橡胶的耐热性有重要影响。各种交联键的键能和吸氧速度不同。键能越大则硫化胶的耐热性越好，吸氧速度越慢，硫化胶的耐热氧化性能越好。硫黄硫化体

8、系、有效硫化体系和过氧化物硫化体系分别得到的交联键-C-Sx-C-、-C-S-C-、-C-C-的解离能相应为27、35、63kcal·mol－1，-C-Sx-C-的吸氧速度为-C