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２６０２００６年橡胶新技术交流暨信息发布会橡胶结构与性能关系的研究哈恒欣１。
魏伯荣２（１．湖北红星化学研究所，湖北襄樊４４１００３；２．西北工业大学高分子研究所，陕西西安７１００７２）摘要：综述了橡胶的结构与性能之间的关系。
从橡胶的链结构和聚集结构的角度，讨论和研究了橡胶结构对其力学性能、热学性能、老化性能和流变性能的影响。
关键词：橡胶结构；力学性能ｆ热学性能；老化性能，流变性能相对分子质量巨大的橡胶作为高弹性的高分子材料，广泛应用在日常生活、航天、航空、汽车工业等领域中，起着其他材料所不能代替的重要作用［１］。
橡胶的宏观性能是由其微观结构决定的，橡胶的结构与性能之间存在着内在的联系。
在橡胶配方设计中，从橡胶的结构这一内在依据去认识和掌握各种橡胶的特性才能有效地使用橡胶［２］。
本文的目的在于让科研工作者了解橡胶的结构特点后，再进一步明确其力学性能、热学性能、老化性能和流变性能与橡胶结构的关系，掌握橡胶结构与性能的内在联系和规律，以便深入理解和更好的使用橡胶。
１橡胶结构１．１橡胶的链结构链结构是指单个分子的结构和形态，可分为近程结构和远程结构。
近程结构包括构造（指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等）和构型（是指某一原子的取代基在空间的排列）。
远程结构包括分子的大小和形态，链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象［３］。
１．２橡胶的聚集态结构橡胶的聚集态结构是指橡胶材料整体的内部结构，包括晶态结构，取向态结构，织态结构等［４］。
１．３橡胶网络的结构网络是大分子链通过化学交联反应生成的三维网状结构［５］。
对于一个理想网络，所有网络链的链端都接在交联点上，即所谓四官能度交联。
然而，实际的网络并不是完全理想的，存在着各种缺陷。
第一种缺陷是分子链之间的物理缠结，它抑制了链的可能构象，起类似化学交联的作用。
第二种缺陷是分子链内交联，形成闭圈。
第３种缺陷是自由链端，也就是网络链只有一端与网络连接起来［６］。
第一章橡胶结构与性能的关系1.1 前言《高分子词典》中定义：在环境温度下显示高弹性的高分子化合物。
橡胶通常为无定形态，分子量很高（几十万到数百万），分子链呈卷曲状，分子间作用力小，玻璃化温度低，可以在较低应力下发生很大（100 %－1000 %）可逆变形。
由于历史原因，“橡胶”术语在应用中名称内涵不同，可以表示天然橡胶、合成橡胶、生胶、混炼胶、硫化胶、胶料，故ASTM D833推荐使用“弹性体”代替。
ASTM D1566 中定义：橡胶是一种材料，它在大的变形下能迅速而有力恢复其变形，能够被改性。
日本橡胶的定义：在无定形高分子液体状态下表现熵弹性的高分子；其非常柔软，变形大，具有可伸长百分之几百以上长度的力学性能，应力消除后瞬时完全恢复原长度。
塑料：主要是由高分子量的聚合物组成，其成品状态为为非弹性体的柔韧性或刚性固体，在制造或加工过程中有一阶段能够流动成型、或由原地聚合或固化定形而成的聚合物。
橡胶独有的特征—高弹性的特点：可逆弹性形变大（可达1000%或以上，金属1%以下）；弹性模量小（约为105N/m2，金属1010～1011N/m2）；T↑→弹性模量↑（与金属相反）；形变时有明显的热效应，回缩时吸热；高弹性为熵弹性。
1.2 橡胶分子的组成和分子链结构橡胶的分子组成由一种单体组成的聚合物称为均聚体，由二种以上单体组成的聚合物称为共聚物。
共聚物根据其单体排列顺序可进一步分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。
1.2.1 主链结构橡胶分子在未硫化时主要呈线型，其长度大约相当于其直径的5万倍。
橡胶的分子量很大，是高分子化合物。
由重复单元(称为链节)构成，链节的数量称为聚合度n。
饱和碳链橡胶：橡胶主链上的碳原子之间全部由较高键能的δ键组成。
δ键的电子云围绕C原子直线轴对称分布，电子云的重迭程度大，具有轴对称性，从而使主链上的-C--C-单键能按一定的键角绕着相邻的键作自由内旋转。
形成大分子内旋的动力是大分子的热运动。
复习题（1）HDPE、LDPE分子结构、聚集态结构的差别是什么，应用领域有那些特点？1 分子结构：HDPE：只有少量的短支链LDPE：存在大量的长支链和短支链LLDPE：短支链数目与LDPE详单，但没有长支链。
UHMWPE：为线性，与HDPE相同2聚集态结构： HDPE：分子链非常柔顺，结构单元对称规整，非常容易结晶，结晶度很高，80~95%，支化程度小，规整型高，结晶度高LDPE：分子链柔性小，结晶困难，55~65%（提高分子量对结晶度提高） LLDPE：结晶度70%UHMWPE：分子间缠结非常强烈，和HDPE一样，结晶度70~80%3性能：a聚乙烯的基本性质：无臭无味无毒乳白色蜡状固体名半透明或不透明透水率小但透气性大易燃，是最易燃的燃料之一 b聚乙烯力学性能一般拉伸强度比较低强度不高抗蠕性变差抗冲击性能较好c结晶度，密度、拉伸强度、硬度、抗蠕变性： LDPE<LLPE<HDPE 抗冲击性HDPE<LLDPE<LDPE 耐环境应力开裂性 HDPE<LLDPE<LDPE d热性能： PE耐热性能低 HDT：HDPE>LLDPE>LDPE&MFI（熔融指数）提高（分子量下降），HDT降低。
PE的耐热性在塑料里比较高膨胀系数大：HDPE<LLDPE<LDPE 导热性：HDPE>LLDPE>LDPE耐寒性：分子量大，耐寒性好。
MIF升高 e耐化学药性优异f电性能：优异的电绝缘性（>1016Ωm）可做高频高压绝缘材料g加工性能：吸水率低，加工前不必干燥分子量和支化度度熔体速率有很大的影响，分子量提高，MFI下降，分子量相同，支化程度上升，MFI上升熔体流动LDPE>HDPE挤出成型：LDPE 要求慢速冷却：HDPE要求快速冷却 UHMWPE:力学性能优良，良好的塑性工程塑料结晶度比HDPE低，70~80%密度比HDPE低熔体的粘度很高工程塑料中抗冲击强度最高即使在低温下也可以保持韧性和很高的耐磨性4应用：LDPE HDPE LLDPE:不承载复合或在使用温度不高下承载较小的负荷的塑料制品。
作者简介：赵婧(1985-)，女，博士研究生，现从事功能材料以及化工机械研究工作。
收稿日期：2019-01-15天然橡胶的比重为0.91~0.93左右，能溶于苯、汽油。
天然橡胶受热时逐渐变软，在130~140 ℃下软化至熔融状态，200 ℃左右开始分解，270 ℃下则剧烈分解。
天然橡胶具有较好的耐低温性能，其玻璃化温度为-70~-72 ℃[1~5]，在此温度下则呈显脆性。
将天然橡胶缓慢冷却或长时间保存或者将天然橡胶进行拉伸，均可能使橡胶形成部分结晶。
天然橡胶在应力作用下发生变形时能形成部分结晶，使之具有很大的自补强性，未加入炭黑增强的硫化胶就具有相当高的机械强度，其抗张强度为16.7~29.4 MPa [6~10]。
天然橡胶的弹性模量为2.94~5.38 MPa 左右，约为钢铁的1/30 000，而伸长率则为其300倍左右[11~13]。
弹回率在0~100%范围内，可达70%~80%以上。
弹性伸长率最大可达1 000%，在350%范围内伸缩时，其弹回率达85%以上，即永久(伸长)变形在15%以下[14~18]。
天然橡胶具有很好的耐屈挠性能，这是由于其滞后损失小，在多次变形时生热低的结果。
天然橡胶为非极性高分子物，具有优良的介电性能，同时也使它的耐油性差[19~23]。
天然橡胶中含有较大量的不饱和双键，使之易于进行加成、环化、氧化、硫化等反应。
加环化橡胶、氢氯化橡胶则是利用环化反应和加成反应而制得的，可用于配制胶黏剂和涂料等。
天然橡胶易于氧化，故耐老化性能不佳，应选择有效的防老剂加以防护。
天然橡胶的分子量分布是比较宽的。
天然橡胶微观结构对天然橡胶的性能影响研究赵婧(榆林康耐雅新材料技术有限公司，陕西 榆林 718100)摘要：研究了各牌号天然橡胶结构，以研究微观结构对天然橡胶各性能的影响。
本文采用红外光谱(FTIR )、X 射线衍射(XRD )、核磁共振(nmR )、热重分析(TG )等多种手段对泰国产1号烟片、马来西亚产3号烟片、马来西亚产1号烟片和印度尼西亚1号标准胶等四种牌号天然橡胶的微观结构进行了表征，并对各牌号天然橡胶硫化胶进行了一系列测试。
氢化丁腈橡胶的结构与性能研究M olecular Structure and Properties ofH ydrogenated N itrile Rubber章菊华,王 珍,张洪雁,苏正涛(北京航空材料研究院,北京100095)ZH ANG Ju hua,WANG Zhen,ZH ANG H o ng y an,SU Zheng tao(Beijing Institute of Aeronautical M aterials,Beijing100095,China)摘要:使用红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC),热失重(T GA)等方法研究氢化丁腈橡胶(H NBR)分子结构与其低温、高温下物理性能之间的关系。
研究结果显示,H NBR橡胶在720~730cm-1处具有明显的(CH2)n(n>4)红外特征吸收峰,由此可以鉴别H N BR与丁腈橡胶(N BR);随丙烯腈含量及氢化度的增大,H N BR的初始热分解温度升高;分子结构中丙烯腈含量越大,玻璃化转变温度越高,其硫化胶的拉伸强度和恒定压缩永久变形越大,这与H NBR分子中交替结构单元增多引起的结晶有关。
关键词:氢化丁腈橡胶;分子结构;低温性能;高温性能;物理性能中图分类号:T Q333.7 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2011)02 0031 04Abstract:A relationship of molecular structure and phy sical proper ties at low and high temperatur es of hydr ogenated nitrile r ubber(H NBR)w as inv estig ated by Infrared(IR)Spectrosco py,Differential Scanning Caloricity(DSC)and T herm o Grav imetric Analy sis(T GA).It is show n that H NBR has character istic peak of the(CH2)n(n>4)in the backbone at720 730cm-1fo r identified H NBR from NBR.T he initial decomposition tem perature rose w ith the increase o f the acrylo nitrile content and hy drog enatio n.It is also co ncluded that the higher acry lonitr ile content,the hig her T g,tensile str ength and co mpr ession set of H NBR,w hich could be attributed to the crystallization caused by mo re content of repeat units.Key words:hy dro genated nitrile rubber;mo lecular structure;low temper ature pro perty;hig h temper ature pr operty;mechanical per fo rmance氢化丁腈橡胶(H NBR)是由丁腈橡胶(NBR)经催化加氢而制得的新型弹性体。
结构与性能的关系:线性和星形支化宏观结构(2)朱永康 (中橡集团炭黑研究设计院,自贡 643000) 编译2 实验部分2 1 模型PB的合成聚合用一个1加仑容量的玻璃钵反应器进行,只不过做法与采用瓶子聚合及真空管线技术的方法类似。
容器配备有螺线管励磁蒸气和冷水温度控制系统,利用不锈钢内盘管传热。
反应温度通过热电偶进行监测,利用电子手段加以控制。
使用一个气动叶轮进行搅拌。
溶剂和单体通过一个进料口导入,引发剂和终止剂则通过一喷射孔添加,该喷射孔包括一个球阀和末端低于反应器液位的支管。
反应器内的物料借助一根浸入管除去。
反应器还配备有一氮气进口及通气孔,用于控制压力,操作在正压下进行。
将n 丁基锂原料制备成1 03M的正己烷溶液。
制备0 5M的四氯化硅正己烷,保存于3A 分子筛上。
对乙醇进行净化,同样保存于3A分子筛上。
丁二烯单体在正己烷内稀释成23 5% (w/w)的溶液,并通过二氧化硅凝胶床,直到用n 丁基锂(使用2,2 吡啶作指示剂,乙醇99+%)滴定的杂质含量低于2ppm,由此制备出预混合溶液。
单独供给的干正己烷亦用类似的技术准备。
进出反应器的所有压力传送均用干氮气、瓶装试剂及单体储存罐的气氛。
反应器在每次聚合前才准备,用n 丁基锂正己烷溶液将其清洗干净。
在清除掉清洁液后,随即用干氮气来净化反应器。
每次聚合时,将2200g丁二烯的正已烷溶液加入反应器,提供13 6%(w/w)的单体溶液。
聚合于65 下进行。
按照所希望的相对分子质量,将n 丁基锂加入反应混合液。
加入稍微过量的n 丁基锂,以这样的加料量,清除预混合溶液及反应器内存在的杂质。
单体的转化通过气相色谱术残质分析来监测。
在完全转化时,聚合物要么用略微过量的乙醇终止,要么用化学计算(Li Cl)量的SiCl4终止。
然后,从反应器内放出终止的聚合物溶液,用BH T[为聚合物的1 0%(w/ w)]来使之稳定。
在70 于强制通风烘箱内干燥,从聚合物溶液中除掉正己烷,直至不再示出有质量损失。
中国粉体技术CHINA POWDER SCIENCE AND TECHNOLOGY 第27卷第2期2021年3月Vol. 27 No. 2Mar. 2021文章编号:1008-5548 (2021) 02-0087-09 doi ：10.13732/j.issn.l008-5548.2021.02.012生胶结构参数对三元乙丙橡胶性能的影响杨永清，马宇翔，王小龙(宁夏大学化学化工学院，宁夏银川750021)摘要:将不同牌号的三元乙丙橡胶(EPDM)共混，研究微观结构如门尼黏度、第三单体(ENB)和乙烯基质量含量对其力 学、热学和硫化等性能的影响。
结果表明：随门尼黏度的增大，EPDM 的力学性能、热稳定性和硫化速度提高，但撕裂 强度先增大后减小；随乙烯基含量的增加，EPDM 的抗拉强度和撕裂强度先增大后减小，硬度增大，热稳定性提高，硫 化速率加快。
随ENB 质量含量的增加，硫化胶的抗拉强度和硬度均增大；扯断伸长率、抗撕裂性能和硬度减小，硫化 速度加快。
当乙丙橡胶EP35与EP75F 以质量比3：7混合时，胶料的抗拉强度为23.69 MPa,断裂伸长率为886.41%,硬 度值为75.30,撕裂强度为43.55 kN/m o关键词：三元乙丙橡胶；结构参数；力学性能；硫化性能；热稳定性中图分类号:TU535 文献标志码:AInfluence of basic structural parameters on properties of EPDMYANG Yongqing , MA Yuxiang , WANG Xiaolong(College of Chemistry and Chemical Engineering , Ningxia University, Yinchuan 750021, China)Abstract : Based on the different structural parameters of EPDM , the effects of the microstructure such as Mooney viscosity , the third monomer ENB content and vinyl content on the mechanical properties , thermal properties and the vulcanization properties were investigated. The results show that with the increasing of the viscosity , the mechanical properties , thermal stability and vulcanization rate of EPDM are increased , but the tear strength is firstly increased and then decreased. With the increasing of vinyl content , the tensile strength and tear strength of EPDM are increased firstly and then decreased. The hardness , thermal stability and the vulcanization rate are increased. With the increasing of ENB content , the tensile strength the vulcanization rate and the hardness are increased , and the tear strength , the elongation at break and the thermal stability are decreased. When EP35 and EP75F are mixed with mass ratio at 3-7, EPDM has good properties. The tensile strength is 23. 69 MPa, the elongation at break is 886.41% , the hardness is 75. 30 MPa and the tear strength is 43. 55 kN/m.Keywords : ethylene-propylene-diene monomer ； microstructure parameter ； mechanical property ； vulcanization property ； thermal property三元乙丙橡胶(ethylene-propylene-diene monomer ,EPDM )性能优异，牌号众多⑴。
硬质橡胶(ebonite，又叫vulcanite，hard rub—ber)，是一种以相对分子质量为105～106的高度不饱和纯橡胶或再生胶做母体，与固化剂及一定配合剂混合，经长效硫化历程得到的杨氏模量大于500MPa、硬度大于100邵A或75邵D的黑色角质状硬质聚合物[1]。
在早期，硫是唯一的固化剂[2]，现在已出现了无硫硬质橡胶[3]。
1839年，C．Goodyear发明橡胶硫化的方法为硬质橡胶的出现开启了大门；从1843年}{an —cock通过加入高剂量硫获得了硬质橡胶制品开始，硬质橡胶就在工业中广泛应用[4]。
1930年以前，对硬质橡胶的理论研究不多，但也逐渐因其防腐制品和绝缘制品的广泛应用而开始被关注[6J]。
随着合成橡胶的发展，各地学者掀起了对硬质橡胶研究的热潮，研究主要集中于配方中各组分用量和种类变化及硫化工艺对硫化过程的影响，其中代表性的有日本的Seiiti Numaziri[8]、英国的B．L．Davies[9]和英国的Scott研究组[10,11]等。
硬质橡胶因其优越的性能在二战期间广泛应用，但是其结构本身所固有的特点造成的耐热性能和冲击性能的局限性限制了其应用范围，因此通过研究结构改善其性能的理论的研究逐渐兴起，俄国的A S．Kuzminskii和L V．Borkova[12,13],美国的T．H．Meltzer和W．J．Dermody[14～17]，英国的R．w．Glazebrook和R．W．Saville[18]，印度的M．L．Bhaumik[19]以及Scott研究组都有较多研究[1,20]，并建立了一些基础理论；70年代后，随着树脂应用的兴起，硬质橡胶的理论研究逐渐减缓。
目前硬质橡胶作为特种橡胶制品的一种，因其优异的耐化学品性和绝缘性，仍广泛应用于防腐衬里等耐化学品材料[21,22]以及绝缘材料中[23]，在工业中有重要的作用，但是国内的理论研究较少，并且对其结构的认识还不很完善，甚至存在一些误解。
橡胶的结构聚合物链的结构对聚合物的基本性能起着决定性的作用。
从链结构上看，橡胶多为碳链聚合物(如乙丙橡胶、天然橡胶等)，C-C单键容易发生内旋;分子量较大的聚二甲基硅氧烷(硅橡胶)主链Si-O键长为0.164nm，键角分别为140°和110°，明显大于C-C单键(0.154nm,109°282)。
因此，它的单键旋转阻力很小，分子链弹性很好，在低温下可作为特种橡胶使用;当主链包含一个孤立的双键时，单键本身不能在内部旋转。
但由于双键两端的非键原子较少，连接双键两端的单键更容易发生内部旋转，如顺式- 1,4 -聚丁二烯和顺式异戊二烯。
这些分子链上含有许多孤立双键的大分子被用作橡胶(商品名称分别为丁二烯和天然橡胶)。
从分子量和分子量分布来看，为了满足产品性能和加工性能的要求，合成橡胶的分子量通常控制在20万聚合物分子量左右数值越大，分子间作力越大。
当子分子数大于链纠缠的临界分子量时，子链之间就会发生纠缠。
这种纠缠类似于物理交联，可以保证橡胶材料具有良好的高弹性。
另一方面，在橡胶加工过程中，通过精炼，使橡胶的分子量分布变宽，使橡胶分子中有更多的极长分子链和极短分子链。
极短的分子链不仅具有良好的流动性，还能在极长的分子链上起到增塑作用，可以显著提高橡胶的加工性能。
从集料结构来看，橡胶在室温下是一种无定形聚合物，但如果温度降低到足够低(低于橡胶的玻璃化转变温度)，橡胶也可以结晶。
对于橡胶材料，希望它的结晶度低，因为结晶度高会使橡胶硬化，失去弹性，但少量的结晶可以提高橡胶的强度。
拉伸还能促进橡胶的结晶，如天然橡胶在室温下结晶非常缓慢;它需要很长时间才能结晶，但如果它被拉伸，就会产生瞬间结晶，一旦被外力移走就会融化。
橡胶的分子运动由于橡胶在常温下为非晶态聚合物,因而链段是其最主要的运动单元。
由于链段运动需要克服内摩擦力,当链段受力后,从一种平衡状态转变到与外力相适应的平衡状态时往往需要一定时间,所以形变总是落后于外力,表现出对时间的依赖性。
橡胶的根本构造与性能橡胶的分子特征---构成橡胶弹性体的分子构造有以下特点：①其分子由重复单元〔链节〕构成的长链分子。
分子链柔软其链段有高度的活动性，玻璃化转变温度(Tg)低于室温；②其分子间的吸引力〔范德华力〕较小，在常态〔无应力〕下是非晶态，分子彼此间易于相对运动；③其分子之间有一些部位可以通过化学交联或由物理缠结相连接，形成三维网状分子构造，以限制整个大分子链的大幅度的活动性。
从微观上看，组成橡胶的长链分子的原子和链段由于热振动而处于不断运动中，使整个分子呈现极不规那么的无规线团形状，分子两末端间隔大大小于伸直的长度。
一块未拉伸的橡胶象是一团卷曲的线状分子的缠结物。
橡胶在不受外力作用时，未变形状态熵值最大。
当橡胶受拉伸时，其分子在拉伸方向上以不同程度排列成行。
为保持此定向排列需对其作功，因此橡胶是抵抗受伸张的。
当外力除去时，橡胶将收缩回到熵值最大的状态。
故橡胶的弹性主要是源于体系中熵的变化的“熵弹性〞。
橡胶的应力－应变性质应力－应变曲线是一种伸长结晶橡胶的典型曲线，其主要组分是由于体系变得有序而引起的熵变。
随着分子被渐渐拉直，使得分子链上支链的隔离作用消失，分子间吸引力变得显著起来，从而有助于抵抗进一步的变形，所以橡胶在被充分拉伸时会呈现较的高抗张强度.橡胶在恒应变下的应力是温度的函数。
随温度的升高橡胶的应力将成比例地增大。
橡胶的应力对温度的这种依赖称为焦耳效应，它可以说明金属弹性和橡胶弹性间的根本差异。
在金属中，每个原子都被原子间力保持在严格的晶格中，使金属变形所做的功是用来改变原子间的间隔，引起内能的变化。
因此其弹性称为“能弹性〞。
其弹性变形的范围比橡胶中主要由于体系中熵的变化而产生的“熵弹性〞的变化范围要小得多。
在一般的使用范围内,橡胶的应力-应变曲线是非线性的,因此橡胶的弹性行为不能简单地以杨氏模量来确定。
橡胶的变形与温度、变形速度和时间的关系橡胶分子的变形运动不可能在瞬时完成，因为分子间的吸引力必须由原子的振动能来抑制，假设温度降低时，这些振动变得较不活泼，不能使分子间吸引力迅速破坏，因此变形缓慢。
橡胶材料arruda boyce参数橡胶材料的性能是由其内部微观结构和分子之间的相互作用所决定的。
在材料力学领域中，Arruda-Boyce模型被广泛应用于描述橡胶材料的非线性弹性行为。
Arruda-Boyce模型是一种应力应变关系的数学表达式，可以用来描述橡胶材料在不同应变条件下的变形行为。
Arruda-Boyce模型是一种基于能量势函数的材料模型，它考虑了橡胶材料在大变形下的非线性行为。
该模型的关键参数是Arruda-Boyce参数，它描述了材料的非线性应变特性。
通过调整这些参数，可以精确地描述不同类型的橡胶材料在不同应变条件下的力学性能。
Arruda-Boyce模型的基本形式是一个多项式函数，其系数由Arruda-Boyce参数确定。
这些参数包括拉伸系数和剪切系数，用来描述材料在拉伸和剪切加载下的应变特性。
通过实验测量和数学拟合，可以得到这些参数的具体数值。
使用Arruda-Boyce模型可以预测橡胶材料在不同应变条件下的应力应变关系。
这对于工程设计和材料选择非常重要。
例如，在汽车轮胎的设计中，需要考虑轮胎在高速行驶时的变形情况，以确保轮胎的稳定性和安全性。
通过使用Arruda-Boyce模型，可以预测轮胎在不同应变条件下的应力分布，并优化轮胎的设计。
除了橡胶材料的应力应变关系，Arruda-Boyce模型还可以用来描述材料的刚度和强度等力学性能。
通过调整Arruda-Boyce参数，可以控制材料的刚度和强度，从而满足不同工程需求。
例如，在橡胶减震器的设计中，需要调整材料的刚度和强度，以实现对振动的有效控制。
然而，Arruda-Boyce模型也有一些局限性。
首先，该模型只适用于描述橡胶材料的非线性弹性行为，对于材料的破坏行为和动态响应等方面并不适用。
其次，该模型的参数需要通过实验测量和数学拟合得到，过程比较繁琐且需要大量的试验数据。
此外，该模型的适用范围有一定限制，对于不同类型的橡胶材料可能需要调整不同的参数。
橡胶材料特性和本构关系1概述在汽车行业中，橡胶材料的概念不局限于天然橡胶，而是指任何与天然橡胶具有类似力学特性的材料。
橡胶实际是高分子聚合物（分子量一般在10万以上），具有其它材料所没有的高弹性，因而也称为超弹性材料。
天然橡胶源于南美洲的哭泪树，即三叶橡胶树，树皮割开后流出的胶乳干燥凝固后就是天然橡胶。
合成橡胶则是由不同单体用化学方法聚合而成，单体有丁二烯、苯乙烯、丙烯腈、异丁烯、氯丁二烯等多种，主要来源于石油提炼物。
图1 橡胶大分子长链结构橡胶的大分子是长链结构，这种分子结构使橡胶制品受热变软、遇冷发脆、不易成型、易磨损、易溶于有机溶剂，所以橡胶必须经过硫化处理来改善性能。
在一定的温度和压力条件下，生胶与硫化剂发生化学反应，橡胶大分子由长链结构交联成三维网状结构，从而具备了较高的弹性、耐热性、拉伸强度和在有机溶剂中的不溶解性等性能。
图2 炭黑对橡胶大分子的吸附橡胶通常还要使用炭黑来补强性能。
炭黑通过吸附橡胶分子和形成包容达到增强效果；炭黑粒子之间本身还会形成二级网络，二级网络以及橡胶分子-炭黑粒子之间的网络在橡胶变形的过程中会发生破坏与重构。
所以橡胶中加入炭黑后，其拉伸强度、硬度和耐磨性能都会有明显的提高。
2橡胶材料的力学特性橡胶材料的力学特性可分为超弹性和粘弹性两类。
超弹性特性主要表现为低模量和高延展性、非线性应力应变曲线和几乎不可压缩性；粘弹性特性主要表现为蠕变和应力松弛、滞后特性、动态软化特性和温度效应。
2.1 橡胶材料的超弹性特性低模量和高延展性是橡胶材料最明显也最重要的物理特性。
图3为天然橡胶的应力-伸长率曲线，伸长率可达500%～1000%。
在小应变范围内橡胶的杨氏模量（由曲线正切值代表）在1.0MPa数量级。
这种高可伸展性和低模量与金属材料恰好相反，对常见的钢铁而言，杨氏模量的值约为200GPa，最大弹性延伸率约为10%或更低。
图3 硫化橡胶的典型拉身应力—伸长率曲因为低模量和高延展性，橡胶在较小的应力作用下就能发生高度变形，而且常常伴随着大转动。
配方与各种物性之间的关系:各种橡胶制品都有它特定的使有用性能和工艺要求.为了满足它的物性要求需选择最适合的聚合物和配合剂进行合理的配方设计.首先要了解配方设计与硫化橡胶物理性能的关系.硫化橡胶的物理性能与配方的设计有密切关系，配方中所选用的材料品种、用量不同都会产生性能上的差异.一、拉伸强度拉伸强度是制品能够抵抗拉伸破坏的根限能力.它是橡胶制品一个重要指标之一.许多橡胶制品的寿命都直接与拉伸强度有关.如输送带的盖胶、橡胶减震器的持久性都是随着拉伸强度的增加而提高的. 拉伸强度与橡胶的结构有关，分了量较小时，分子间相互作用的次价健就较小.所以在外力大于分子间作用时、就会产生分子间的滑动而使材料破坏.反之分子量大、分子间的作用力增大，胶料的内聚力提高，拉伸时链段不易滑动，那么材料的破坏程度就小.凡影响分子间作用力的其它因素均对拉伸强度有影响.如NR/CR/CSM这些橡胶主链上有结晶性取代基，分子间的价力大大提高，拉伸强度也随着提高.也就是这些橡胶自补强性能好的主要原因之一.一般橡胶随着结晶度提高，拉伸强度增大.拉伸强度还根温度有关，高温下拉伸强度远远低于室温下的拉伸强度.拉伸强度根交联密度有关，随着交联密度的增加，拉伸强度增加，出现最大值后继续增加交联密度，拉伸强度会大幅下降.硫化橡胶的拉伸强度随着交联键能增加而减小.能产生拉伸结晶的天然橡胶，弱键早期断裂，有利于主健的取向结晶，因此会出现较高的拉伸强度.通过硫化体系，采用硫黄硫化，选择并用促进剂，DM/M/D也可以提高拉伸强度，（碳黑补强除外，因为碳黑生热作用），拉伸强度与填充剂的关系，补强剂是影响拉伸强度的重要因素之一，填料的料径越小，比表面积越大、表面活性越大补强性能越好.结晶橡胶的硫化胶，出现单调下降因为是自补强性非结晶橡胶如丁苯随着用量增加补强性能增加、过度使用会有下降趣向.低不和橡胶随着用量的增加达到最在值可保持不变. 拉伸强度与软化剂的关系加入软化剂会降低拉伸强度，但少量加入，一般在开练机7份以下，密练机在5份以下会改善分散，有利于提高拉伸强度.软化剂的不同对拉伸强度降低的程度也不同.一般天然橡胶适用于植物油类.非极性橡胶用芳烃油如SBR/IR/BR. .如IIR /EPDM用石腊油、环烷油.NBR/CR 用DBP/DOP.之类. 提高拉伸强度的其它放法有，用橡胶与树脂共混、橡胶化学改性、填料表面改性（如加桂烷等）二、撕裂强度橡胶的撕裂是由于材料中的裂纹或裂口受力时迅速扩大开裂而导至破坏现象.撕裂强度与拉伸没有直接关系.在许多情况下撕裂与拉伸是不成正比的.一般情况下，结晶橡胶比非结晶橡胶撕裂强高.撕裂强度与温度有关.除了天然橡胶外，高温下撕裂强度均有明显地下降.碳黑、白炭黑填充的橡胶其撕裂强度有明显地提高.撕裂强度与硫化体系有关.多硫键有较高的撕裂强度.硫黄用量高撕裂强度高.但过多的硫黄用量撕裂强度会显着地降低.使用平坦性较好的促进剂有利于提高撕裂强度. 撕裂强度与填充体系有关，各种补强填充如、碳黑、白炭黑、白艳华、氧化锌等，可获较高的撕裂强度.某些桂烷等偶联剂可以提高撕裂强度.通常加入软化剂会使撕裂强度下降.如石腊油会使丁苯胶的撕裂强度极为不利.而芳烃油就变化不大.如CM/NBR用酯类增塑剂比其它软化剂就影响小多了.三、定伸应力与硬度定伸应力与硬度是橡胶材料的刚度重要指标，是硫化胶产生一定形变所需要的力，与较大的拉伸形变有关，两者相关性较好，变化规律基本一至.橡胶分子量越大，有效交联定伸应力越大.为了得到规定的定伸应力，可对分子量较小的橡胶适当提高交联密度.凡能增加分子间作用力的结构因素.都能提高硫化胶的网洛抵抗变形能力.如CR/NBR/PU/NR等有较高的定伸应力.定伸应力与交联密度影响极大.不论是纯胶还是补强硫化胶，随着交联密度的增加，定伸应力与硬度也随之直线增加.通常是通过对硫化剂、促进剂、助硫化剂、活性剂等品种的调节来实现的.含硫的促进对提高定伸应力更有显着的效果.多硫健有利于提高定伸应力.填充剂能提高制品的定伸应力、硬度.补强性能越高、硬度越高，定伸应力就越高.定伸应力随着硬度的增加，填充的增加越高.相反软化剂的增加，硬度降低，定伸应力下降.除了增加补强剂外还有并用烷基酚醛树脂硬度可达95度、高苯乙烯树脂.使用树脂RS、促进剂H并用体系硬度可达85度等等.四、耐磨性耐磨耗性能表征是硫化胶抵抗摩察力作用下因表面破坏而使材料损耗的能力.是与橡胶制品使用寿命密切相关的力学性能.它的形式有； 1.磨损磨耗，在摩擦时表面上不平的尖锐的粗糙物不断地切割、乱擦.致使橡胶表面接触点被切割、扯断成微小的颗粒，从橡胶表面脱落下来、形成磨耗 .磨耗强度与压力成正比与拉伸强度成反比.随着回弹性提高而下降. 2.疲劳磨耗，与摩擦面相接触的硫化胶表面，在反复的过程中受周期性的压缩、剪切、拉伸等变形作用，使橡胶表面产生疲劳，并逐渐在其中产生微裂纹.这些裂纹的发展造成材料表面的微观剥落.疲劳磨耗随着橡胶的弹性模量、压力提高而增加，随着拉伸强度的降低而和疲劳性能变差而加大. 3.巻曲磨耗，橡胶下光滑的表面接触时，由于磨擦力的作用，使硫化胶表面不平的地方发生变形，并被撕裂破坏，成巻的脱落表面. 耐磨性能和硫化胶的主要力学性能有关.在设计配方时要设法平衡各种性能之间的关系.耐磨性与胶种之间关系最大，一般来讲NBR>BR>SSBR>SBR（EPDM）>NR>IR （IIR）>CR 耐磨性与硫化体系有关，适量地提高交联徎度能提高耐磨性能.单硫健越多耐磨性越好，这就是半有效硫化体系的耐磨性最好的道理.用CZ做第一促进剂的耐磨性能要比其它促进剂好，最佳的补强剂用量会提高一定的耐磨性能.合理地使用软化剂会能最小地降低耐磨性.如天然胶、丁苯胶用芳烃油. 有效地使用防老剂，可防止疲劳老化.提高碳黑的分散性可提高耐磨性能. 使用桂烷表面处理剂改性可大大地提高耐磨性能. 采用橡塑共混来提高耐磨性能，如丁睛与聚氯乙烯并用，所制造的纺织皮结. 用丁睛与三元尼龙并用，丁晴与酚醛树脂并用. 添加固体润滑剂和减磨性材料.如丁睛胶橡胶胶料中添加石墨、二硫化钼、氮化硅、碳纤维，可使硫化胶的磨擦系数降低，提高其耐磨性能.五，疲劳与疲劳破坏.硫化胶受到交变应力作用时，材料的结构和性能发生变化的现象叫疲劳.随着疲劳过徎的进行，导至材料破坏的现象叫做疲劳破坏. 1. 橡胶结构的影响，玻璃化温度低的橡胶耐疲劳性能好.有极性基团的橡胶耐疲劳性能差.分子内有庞大基团或侧基的橡胶，耐疲劳性能差、结构序列规整的橡胶，容易聚向结晶，耐疲劳性差. 2. 橡胶硫化体系影响，单硫健的硫化体系，疲劳性能最小，耐疲劳性能好，增加交联剂的用量会使硫化胶的疲劳性能下降.所以应尽量减少交联剂的用量. 3. 填充剂的影响，补强性能越小的填充剂影响越小，填充剂用量越大影响越大，应尽量少用填充剂. 4. 软化体系的影响，尽可能选用软化点低的非粘稠性软化剂；软化剂的用量尽可能多一些，相反高粘度软化剂不宜多用，如松焦油的耐疲劳性差，脂类增塑剂的耐疲劳性就好.六，弹性橡胶最宝贵特性是弹性.高弹性源于橡胶分子运动，完全由卷曲分子的构象变化所造成的，除去外力后能立即恢复原状，称理想的弹性体.橡胶分子之间的作用会妨碍分子链段运动，表现出粘性或粘度.所以说橡胶的特性是既有弹性又有粘性.影响弹性的因素有形变大小、作用时间、温度等.橡胶分子间的作用增大，分子链的规整性高时，易产生拉伸结晶，有利于强度提高，显示出高弹性.在通用橡胶中的天然、顺丁胶弹性最好，其次是丁睛、氯丁.丁苯与丁基较差. 弹性与交联密度有关，随着交联密度的增加，硫化胶的弹性增加，并出现最大值，交联密继续增加弹性呈下的趣势.适当地提高流化程度对弹性有利.在高弹性配合中选用硫黄与CZ并用、与促进D并用硫化胶的回弹性较高，滞后损失小. 弹性与填充体系有关，提高含胶率是提高弹性的最直接、最有效的办法，补强性越好的填充对弹性越不利. 弹性与软化剂的关系.软化剂与橡胶的相溶性有关，相溶性越小，弹性越差.如天然、顺丁、丁基加石腊油，优于加环烷油.丁睛加DOP 优于使用环烷油、芳烃油.一般来说增塑剂会降低橡胶的弹性，应尽量少用增塑剂.七，扯断伸长率（延伸率）扯断伸长率与拉伸强度有关，只有具有较高的拉伸强度，保证其在变形过程中不受破坏，才会有较高的伸长率.一般随着定伸应力和硬度增大则扯断伸长率下降，回弹性大、永久变形小，则扯断伸长率大.不同的橡胶，它的扯断伸长率不同，天然胶它的含胶率在80%以上时它的扯断伸长率可达1000%.在形变时易产生塑性流动的橡胶也会有较高的伸长率.如丁基橡胶. 扯断伸长率随着交联密度的提高而降低.制造高定伸制品，硫化程度不宜过高，可以稍欠硫或降低硫化剂用量.增加填充剂的用量会降低扯断伸长率，结构越高的补强剂，扯断伸长率越低，曾加软化剂的用量，可以获较大的扯断伸长。
常用橡胶的综合技术性能参数1.力学性能：（1）硬度：橡胶的硬度是指橡胶抵抗外界力量的能力。
硬度通常用硬度计进行测量，常用的测量方法有A、D和IRHD等。
硬度的大小与橡胶的密度、分子量、交联度等因素有关。
（2）拉伸强度：指在给定拉伸速度下，橡胶在拉伸过程中所能承受的最大拉力。
拉伸强度与橡胶的弹性模量有关。
（3）伸长率：指在拉伸过程中，橡胶的长度增加的百分比。
伸长率与橡胶的可伸性有关。
（4）抗裂强度：指橡胶在受到切割或撕裂等作用力时的抵抗能力。
（5）压缩性能：指橡胶材料在压缩变形时的性能，包括压缩模量和抗压缩变形能力等。
2.热学性能：（1）热膨胀系数：指橡胶材料在温度变化时体积膨胀或收缩的程度。
热膨胀系数与橡胶的分子结构和交联程度有关。
（2）燃烧特性：指橡胶材料在燃烧过程中的燃烧速度、燃尽程度和火焰延烧性等。
燃烧特性与橡胶的组成、含水量和添加剂有关。
（3）导热性：指橡胶材料传导热量的能力。
导热性与橡胶的热导率和热扩散系数有关。
3.电学性能：（1）体积电阻率：指橡胶材料在特定温度下单位体积内导电的能力。
体积电阻率与橡胶的电导率和电阻系数有关。
（2）介电常数：指橡胶材料在电场作用下的导电特性。
介电常数与橡胶的导电性和电极材料有关。
（3）绝缘电阻：指橡胶材料在电场作用下电阻的能力。
绝缘电阻与橡胶的导电性和交联程度有关。
4.化学性能：（1）耐油性：指橡胶材料在油类介质中的抗腐蚀能力。
耐油性与橡胶的分子结构和添加剂有关。
（2）耐溶剂性：指橡胶材料在溶剂中的抗腐蚀能力。
耐溶剂性与橡胶的极性、交联度和添加剂有关。
（3）耐酸碱性：指橡胶材料在酸碱介质中的抗腐蚀能力。
耐酸碱性与橡胶的极性、交联度和添加剂有关。
5.可加工性能：（1）流动性：指橡胶材料在加工过程中的流动性能。
流动性与橡胶的分子结构、交联程度和黏度有关。
（2）加工温度范围：指橡胶材料在加工过程中能够承受的最高和最低温度。
加工温度范围与橡胶的熔点和分解温度有关。
三、橡胶结构与性能的关系橡胶是胶料中最重要的组分，是决定胶料使用性能、工艺性能和产品成本的主要因素。
从某种意义上说，配合剂的作用就是将橡胶的固有特性发挥并表现出来，已达到和满足使用要求。
主链含有双键的橡胶可以用硫黄进行硫化，具有良好的弹性，但另一方面却由于存在这种双键结构，橡胶易于受氧化等外来化学因素的影响，而且热稳定性也较差。
主链不含双键的橡胶，不能用硫黄进行硫化，必须采用有机过氧化物或其它交联剂，弹性除一部分橡胶外也不太好，但是具有优异的耐氧老化和热老化等性能。
橡胶的物理机械性能与其结构有着密切联系，特别与结晶性有关。
结晶橡胶在拉伸作用下容易形成结晶结构，从而呈现较高的强度，反之，非结晶性的橡胶在拉伸作用下难以形成结晶结构，因而不会呈现很高的强度。
为了获得橡胶状弹性，大多数合成橡胶采取非结晶性结构。
橡胶的耐热性能与其主链结构有关，一般化学键能越高，耐热等级越高，相反则越低。
主链结构决定了橡胶的基本性能，侧链结构则对生胶的耐油、耐溶剂性以及电性能等有很大的影响。
（橡胶改性方向）（一）乙丙橡胶结构与性能的关系乙丙橡胶的性质是其结构特性的反映，每一类型不同牌号的乙丙橡胶的性能实际上随其分子结构参数的变化而变化。
参数主要包括：乙烯、丙烯的比例，单体单元及其序列结构，分子量，分子量分布，第三单体的种类与数量等。
1、乙烯与丙烯的比例及其单体单元分布乙丙橡胶分子结构中乙烯与丙烯含量之比对乙丙橡胶生胶和混炼胶性能、加工行为和硫化胶的物理机械性能均有直接影响。
一般表现为随乙烯含量增加，其生胶、混炼胶和硫化胶的拉伸强度提高；常温下的耐磨性能改善；增塑剂、补强剂及其它填料的用量增加，胶料可塑性高，压出速度快，压出物表面光滑；半成品挺性和形状保持性好。
当乙烯含量在20～40mol%范围内时，乙丙橡胶的Tg约为-60℃，其低温性能如低温压缩形变、低温弹性等均较好，但耐热性能较差。
通常为避免形成丙烯嵌段链段以保证其在乙丙橡胶分子中的无规分布，要求乙烯含量必须大于50mol%；但乙烯含量超过70mol%时，乙烯链段出现结晶，Tg升高，耐寒性能下降，加工性能变差。
一般认为乙烯含量在60mol%左右的乙丙橡胶的加工性能和硫化胶物理机械性能均较好，所以多数乙丙橡胶的乙烯含量均控制在此范围内。
具体应用中，为在性能上取长补，以获得更好的综合性能，亦可以并用两种或三种不同乙烯/丙烯比的乙丙橡胶，以满足橡胶制品性能的要求。
2、分子量及其分布乙丙橡胶的重均分子量与门尼粘度密切相关，其门尼粘度值（ML1+4100℃）在20～90范围内，个别亦有更高的（105～110），特高门尼粘度的乙丙橡胶可作为充油乙丙橡胶的基础胶，须经充油后方可使用。
随着乙丙橡胶分子量的增高，其生胶、混炼胶、硫化胶的拉伸强度、回弹性、硬度和填充用量均有所提高，但混炼、压出等工艺性能变差。
乙丙橡胶门尼粘度在50以下时，可在开炼机上加工，50以上最好在密炼机上加工。
乙丙橡胶分子量分布指数（Mw/Mn）一般在3～5之间，大多数乙丙橡胶则在3左右。
市场上还有更宽分子量分布的乙丙橡胶出售，实际上，这是由两种或多种不同分子量的乙丙橡胶混合而成的。
分子量分布宽的乙丙橡胶具有较好的开炼机混炼行为和压延性能。
在分子量分布中，如增加低分子量的比例，其混炼胶包辊性能较好，但导致硫化胶的交联密度较低，物理机械性能提高，填充量加大，但加工性能变差，塑炼时门尼粘度下降亦较大。
当分子量高到某一极限以上时，若不加入增塑剂则不能进行加工。
3、第三单体三元乙丙橡胶所用第三单体为非共轭二烯烃类，其种类和用量对硫化速度和硫化胶的物理机械性能均有直接的影响。
其中，采用过氧化物硫化体系时，ENB-EPDM硫化速度中等，但制品的耐热性能较佳。
第三单体含量高低，通常用碘值表示，含量高则碘值高，硫化速度快，对硫化胶物理机械性能如定伸应力、生热、压缩永久变形等均有所改善，但焦烧时间缩短，耐热性能稍有下降。
碘值为6～10g碘/100g胶的乙丙橡胶硫化速度较慢，可与丁基橡胶并用，但不能与高不饱和橡胶并用；碘值为15g碘/100g胶左右的为快速硫化型乙丙橡胶；碘值为20g碘/100g胶左右的为高速硫化型；碘值为25～30g碘/100g胶的为超高速硫化型，它可以任何比例与高不饱和二烯烃类橡胶并用。
使用时应根据制品的性能要求加以选择，与其它橡胶并用时，应特别注意选用具有适合碘值的乙丙橡胶，以实现同步硫化。
注：碘值表示有机化合物中不饱和程度的一种指标。
指100g物质中所能吸收（加成）碘的克数。
（二）丁腈橡胶结构与性能的关系1、丙烯腈含量丙烯腈含量一般在15～50%的范围，种类有：极高丙烯腈NBR为43%以上；高丙烯腈NBR 为36～42%；中高丙烯腈NBR为31～35%；中丙烯腈NBR为25～30%；低丙烯腈NBR为24%以下。
随丙烯腈含量提高，NBR耐油性增大，耐磨性良好，耐热老化性良好，透气性减小，拉伸强度、定伸应力、硬度增大，和PVC等树脂相容性增大，耐寒性降低，回弹性降低。
2、分子量、门尼粘度分子量一般可由1000左右到几十万，前者为液体NBR，后者为固体NBR。
当分子量大时，由于分子间作用力增大，大分子链不易移动，拉伸强度和弹性等物理机械性能变大，可塑性降低，加工型变差。
当分子量分布较宽时，由于低分子级分的存在，使分子间作用力相对减弱，分子易于移动，故改进了可塑性，加工性较好。
但分子量分布过宽时，因低分子级分过多而影响硫化交联，反而会使拉伸强度和弹性等物理机械性能受损害。
因此，聚合时必须控制适当的分子量和分子量分布范围。
（原胶选择指导）除液体橡胶外，NBR的门尼粘度大致在20～140之间，其中45左右者称为低门尼粘度，60左右者称为中门尼粘度，80以上者称为高门尼粘度。
随门尼粘度增加，强度稍增大，压缩永久变形减小，回弹性稍大，加工型变差。
3、结构及其与性能的关系通用NBR的分子结构包括共聚物组成（用丙烯腈含量表示）、组成分布、分子量、分子量分布、支化度、凝胶含量、丁二烯链段的微观结构、链段分布等。
以丙烯腈含量表示的共聚物的组成对丁腈橡胶的性能影响极大。
具体情况如下表所示：丙烯腈含量低丙烯腈含量高密度——————————→大加工性（流动性）——————————→良好硫化速度——————————→快定伸应力、拉伸强度——————————→大硬度——————————→大耐磨性——————————→良好永久变形——————————→大耐油性——————————→良好耐化学药品性——————————→良好耐热性——————————→良好和极性聚合物的相容性——————————→大弹性大←——————————耐寒性良好←——————————透气性大←——————————和增塑剂、操作油的相容性大←——————————NBR中的丙烯腈含量随聚合转化率而变化，因此可以认为NBR是由丙烯腈含量不同的分子组成的混合物。
不同类型的NBR都存在一个丙烯腈含量分布范围。
此范围若较宽，则硫化胶的物理机械性能和耐油性较差，故应在聚合时设法使其分布范围变窄。
通常所说丙烯腈含量是指平均含量而言。
NBR分子中，丁二烯的加成方式有如下三种：不同加成方式对橡胶的性能也有一定的影响。
如顺式-1,4加成增加有利于提高橡胶的弹性，降低Tg。
反式-1,4加成增加，拉伸强度提高，热塑性好，但弹性降低。
1,2加成增加时，导致支化度和交联度提高，凝胶含量较高，使加工性不好，低温性能变差，并降低强伸性能和弹性。
（原胶的重要指标）NBR分子结构与性能的关系如下表所示：（三）氟橡胶结构与性能的关系氟橡胶的品种较多，各种氟橡胶的特性，取决于结构，其结构则与组成它们的氟原子和氟原子对其它原子或基团的影响，以及它们的大分子结构等三个方面有关。
1、氟元素本身的特点氟原子的电负性极高，使含氟高聚物具有优良的化学稳定性和极佳的耐燃性，由于在侧基上的氢原子完全被氟原子取代，亚硝基氟橡胶具有甚至在纯氧中也不燃烧的特性。
氟原子的半径是卤族元素中最小的，相当于C-C链键长的一半，能够紧密地排列在碳原子周围，它有可能全部或大部分取代碳氢化和物的氢原子形成全氟烃；同时，由于C-F的特点，其对C-C产生很好的屏蔽作用，从而保证了C-C具有很高的热稳定性和化学惰性。
氟原子的不利影响体现在分子链的刚性、低弹性和较差的耐寒性等。
C-F键能高，根据碳原子氟化程度，C-F键能是在435～485kJ/mol，这也是构成含氟高聚物具有高度稳定性的重要因素之一。
2、氟原子对其它原子或基团的影响（1）被氟化的碳原子之间的键能和键长由于F取代H，使C-C键能增大（由434 kJ/mol增大到539 kJ/mol），使氟化了的碳原子与别的原子结合的键能提高，这就使得氟橡胶具有很高的耐热性与耐化学药品性。
同时，键长缩短。
键能增加和键长缩短对氟高聚物稳定性有益。
（2）对大分子中链节之间键自由转动的影响在碳链高聚物中，碳原子上不同取代元素或基团对C-C键之间的自由旋转有一定影响，以下是次甲基上几种不同取代情况的链节间碳键的阻碍自由旋转能量：-CH2-CH2- 11.7kJ/mol；-CH2-CF2- 15.5kJ/mol；-CF2-CF2- 16.9kJ/mol。
随着取代F的增加，阻碍键的自由转动能量增加达30%，所以，聚四氟乙烯的刚性比聚乙烯大得多。
3、大分子的分子结构不饱和的C=C键结构：主链上没有不饱和的C=C键结构，减少了由于氧化和热解作用在主链上产生降解断链的可能。
-CH2的作用：偏氟乙烯中亚甲基基团对聚合物链的柔软性起着重要作用，氟橡胶中偏氟乙烯占比大，更柔软。
