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如何改善橡胶的耐热性和耐寒性

2016-12-28 08:30:00 

如何改善橡胶的耐热性和耐寒性,即扩大其使用温度的范围:

在高于一定温度时,橡胶由于老化而失去弹性;在低于一定温度时,橡胶由于玻璃化而失去弹性。
1、改善高温耐老化性能,提高耐热性
(1)改变橡胶的主链结构
(a)主链不含双键;
(b)主链上含双键较少的丁基橡胶(异丁烯与异戊二烯);
(c)主链上含S原子的聚硫橡胶;
(d)主链上含有O原子的聚醚橡胶;
(e)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶;
(2)改变取代基结构
*带有供电子取代基的橡胶易氧化:天然橡胶、丁苯橡胶
*带有吸电子取代基的橡胶不易氧化:氯丁橡胶、氟橡胶
(3)改变交联链的结构
原则:含硫少的交联链键能较大,耐热性好,如果交联键是C-C或C-O,键能更大,耐热性更好。(氯丁橡胶用ZnO硫化交联键为-C-O-C-,天然橡胶用过氧化物或辐射交联,交联键为-C-C-)
2、降低玻璃化温度,改善耐寒性
任何增加分子链的活动性,削弱分子间相互作用的措施都会使玻璃化温度下降,
任何降低聚合物结晶能力和结晶速度的措施均会增加聚合物的弹性,提高耐寒性(因为结晶就是高分子链或链段规整排列,它会大大增加分子间相互作用力,使聚合物强度增加,弹性下降)
(1)加增塑剂:削弱分子间作用力
如氯丁胶Tg-45℃,加葵二酸二丁酯 Tg(-80℃)可使其的 Tg-62℃;
如用磷酸三甲酚酯(-64℃)可使其Tg-57℃。
可见增塑效果不仅与增塑剂结构有关,还与它本身Tg有关,增塑剂的越低,则增塑聚合物的也越低。
(2)共聚
聚苯乙烯有大的侧基,所以主链内旋转难,较刚性, Tg高于室温,但共聚后的丁苯橡胶为-53℃,聚丙烯晴有极性,所以主链内旋转难,较刚性,Tg高于室温,用丁二烯与丙烯晴共聚后的丁睛橡胶为-42℃
(3)降低聚合物结晶能力
线型聚乙烯分子链很柔,Tg很低,但由于规整度高,所以结晶,聚乙烯难以当橡胶用,引入体积较小的非极性取代基甲基来破坏其聚乙烯分子链的规整性,从而破坏其结晶性,这就是乙烯与丙烯共聚橡胶Tg =-60℃。

通过破坏链的规整性来降低聚合物结晶能力,改善了弹性但副作用是有损于强度。

本文源自:橡胶技术网

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