特种橡胶的共混改性
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橡胶基本知识橡胶,同塑料、纤维并称为三大合成材料,是唯一具有高度伸缩性与极好弹性的高分子材料。
橡胶的最大特征首先是弹性模量非常小,而伸长率很高。
其次是它具有相当好的耐透气性以及耐各种化学介质和电绝缘的性能。
某些特种合成橡胶更具备良好的耐油性及耐温性,能抵抗脂肪油、润滑油、液压油、燃料油以及溶剂油的溶胀;耐寒可低到-60℃至-80℃,耐热可高到+180℃至+350℃。
橡胶还耐各种曲挠、弯曲变形,因为滞后损失小。
橡胶的第三个特征在于它能与多种材料进行并用、共混、复合,由此进行改性,以得到良好的综合性能。
橡胶的这些根本性能,是它成为工业上极好的减震、密封、屈挠、耐磨、防腐、绝缘以及粘接等材料。
第一章橡胶的种类、特性和用途在全世界,橡胶〔包括塑料改性的弹性体〕的种类已超过100种。
如果按牌号估算,实际上已超过1000种。
一:橡胶的分类1.按原材料来源与方法橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。
其中天然橡胶的消耗量占1/3,合成橡胶的消耗量占2/3。
2.按橡胶的外观形态橡胶可分为固态橡胶〔又称干胶〕、乳状橡胶〔简称乳胶〕、液体橡胶和粉末橡胶四大类。
3.根据橡胶的性能和用途除天然橡胶外,合成橡胶可分为通用合成橡胶、半通用合成橡胶、专用合成橡胶和特种合成橡胶。
4.根据橡胶的物理形态橡胶可分为硬胶和软胶,生胶和混炼胶等。
根据橡胶种类及交联形式,在工业使用上,橡胶又可按如下分类。
一类按耐热及耐油等功能分为:普通橡胶、耐热橡胶、耐油橡胶以及耐天候老化橡胶、耐特种化学介质橡胶等。
另一类按橡胶的软硬程度划分为:一般橡胶、硬橡胶、半硬质胶、硬质胶、微孔胶、海绵胶、泡沫橡胶等。
具体分类方法见表一表一橡胶的分类二:常用橡胶的品种、特性和用途常用橡胶的品种、特性和用途见表二表二常用橡胶的品种、特性和用途第二章橡胶工业制品的种类橡胶工业制品是除轮胎、胶管、胶带等之外的其他橡胶制品。
主要包括以下几类。
一:橡胶密封制品橡胶密封制品包括O型橡胶密封圈、旋转轴唇形密封件〔油封〕、复合密封、异形断面橡胶密封件、制动皮碗皮圈、汽车制动气室橡胶隔膜、橡胶密封条、橡胶防尘套〔罩〕、皮膜、水封制品、吸水膨胀橡胶、桥面橡胶伸缩缝等。
橡胶材料的改性与应用一、引言橡胶材料是一类使用广泛的高分子材料,其独特的物理特性使得其在汽车、电子、医疗器械、家具等领域得到了广泛的应用。
然而,由于橡胶本身具有一些不足之处,如低抗张强度、易老化、低温应力开裂等问题,为了克服这些问题,人们在橡胶材料的基础上进行了一系列改性研究,例如填充剂、增塑剂、耐热剂等,从而提高了橡胶材料的性能,扩大了其应用范围。
二、橡胶材料的改性1.填充剂的改性填充剂是橡胶材料中必不可少的一种加工材料,不仅可降低橡胶材料的成本,还可改善橡胶材料的性能。
通常,填充剂可分为无机填料和有机填料两种。
(1)无机填料无机填料主要包括二氧化硅、氧化铝、氧化钙、碳黑等,这些填充剂在橡胶中添加后可提高其硬度、强度和尺寸稳定性,并且有助于防止老化。
此外,无机填料还可以降低橡胶的热膨胀系数,提高耐摩擦性能。
(2)有机填料有机填料主要包括硅酸镁、硅酸钙、聚合物等,这些填充剂在橡胶中添加后不仅能提高硬度、强度和尺寸稳定性,而且能降低橡胶的滚动阻力,提高其耐磨、耐腐蚀性能。
2.增塑剂的改性增塑剂是一种在橡胶加工中广泛用于提高橡胶可加工性和柔韧性的添加剂,常用的增塑剂有石蜡、硬脂酸酯、磺化橡胶等。
但是,增塑剂的添加过多会导致橡胶失去初始的物理和机械性能,并且增塑剂还会影响橡胶的寿命和稳定性。
因此,为了克服这些问题,研究人员提出了一些改性策略,例如将增塑剂改为具有高温稳定性的磺化橡胶,这样不仅可以降低橡胶的热变形温度,而且可以提高其耐高温和耐油性能,从而扩大其应用范围。
另外,还有一种微型胶囊增塑剂,在橡胶加工的过程中,这些微型胶囊会分解并释放填充物,从而提高橡胶的机械性能和稳定性。
3.耐热剂的改性橡胶在高温环境下容易发生老化、硬化等现象,耐热剂的添加可以有效地改善这种情况。
耐热剂通常是一种与橡胶中的各种化学结构相互作用产生交联的物质,常用的耐热剂有过氧化物、双酚A、酚醛树脂等。
在这些耐热剂的基础上,研究人员也提出了一系列改性策略,例如将热稳定性高的有机硅类化合物添加到橡胶中,这种化合物能够降低橡胶的热膨胀系数、改善其耐热性能和抗老化性能,并且可以提高橡胶的加工性和柔韧性。
CSM共混改性材料的制备及性能研究氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)有较好的力学性能、耐老化性能、耐热性、耐油性、耐燃性、耐磨性以及耐电绝缘性,将CSM与其他橡胶共混改性,可以使其性能互补,得到综合性能优异的共混材料。
本文首先研究了CSM硫化体系以及氧化锌用量对CSM综合性能的影响,为后续试验提供基础。
接着实验研究了三元乙丙橡胶(EPDM)/CSM共混胶性能,并通过添加不同增容剂和阻燃剂来提高共混胶的相容性和阻燃性能。
实验研究了丁腈橡胶(NBR)/CSM共混胶性能,以期制得综合性能优异的共混材料。
最后实验研究了天然橡胶(NR)/CSM共混胶性能,并通过不同阻燃剂并用来提高共混胶阻燃性能。
研究结果表明:(1)采用秋兰姆类硫载体DPTT和DM并用硫化体系的CSM硫化胶综合力学性能最好。
随着ZnO用量的增加,CSM硫化胶拉伸强度先增加后减小,交联密度、撕裂强度和硬度增大,阻燃性降低,耐油性变好。
CSM硫化胶热氧老化后拉伸强度保持率减小,耐老化性能变差。
(2)将CSM与EPDM共混,可以改善EPDM的老化性能、阻燃性和耐油性。
随着CSM用量的增加,EPDM/CSM共混胶拉伸强度降低,拉断伸长率、撕裂强度和硬度均变大,耐油性变好,阻燃性得到改善。
EPDM/CSM共混胶热氧老化后拉伸强度保持率和拉断伸长率保持率均增大,耐老化性能变好。
EPDM/CSM共混胶拉伸强度明显下降,表明EPDM与CSM相容性不良。
实验通过添加增容剂CPE、EVM和助交联剂ZDMA、TMPTMA来改善共混胶的相容性。
结果表明,助交联剂ZDMA对两者相容性改善效果最佳。
实验通过添加不同阻燃剂来提高EPDM/CSM共混胶的阻燃性。
当ZnO和DPTT 用量分别为2份和1.5份时,EPDM/CSM共混胶综合力学性能较优。
添加改性氢氧化镁阻燃剂并且EPDM/CSM共混比为75/25时,EPDM/CSM共混胶综合力学性能和阻燃性能较优。
(3)CSM与NBR共混弥补了NBR的耐热老化性能,可以改善NBR的耐候性和耐油性,而且两者都有极性基团,溶解度参数较接近,两者共混有较好的相容性。