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定伸强度主要是指100%定伸和300%定伸,在形变达到100%和300%时,定伸应力对应的强度。对于橡胶制品而言,很多场合形变是很小的,远达不到其断裂时的变形量,所以定伸强度的要求对于材料的性能表征显得更为重要,尤其是100%定伸。
一般选择分子量高、极性大、结晶度高的生胶,橡胶分子量越大,则游离末端数越少,有效链数越多,定伸应力越大。橡胶分子链刚性和分子间作用力对定伸应力的影响较显著,在橡胶大分子主链上带有极性原子或极性基团的CR、NBR、ACM、PU等橡胶,分子间作用力大,胶料的定伸应力较大。天然橡胶由于在拉伸时会产生结晶,结晶后分子排列紧密有序,结晶形成的物理结点增加了分子间的作用力,也使定伸应力较高。
设计硫化体系,适当提高其硫化程度,在一定范围内,交联密度增加,硫化胶的定伸应力增加。通常交联密度的大小是通过调整硫化体系中的硫化剂、促进剂、活性剂等配合剂的品种和用量来实现的,其中主要是硫化剂和促进剂的品种和用量。活性高的促进剂,可提高胶料的定伸应力。秋兰姆类、胍类和次磺酰胺类促进剂的活性较高,其硫化胶的定伸应力也比较高。TMTD具有多种功能,兼有活化、促进及硫化的作用,因此采用TMTD可以有效地提高胶料的定伸应力。
当硫化程度一定时,以-C-C-交联键为主的硫化胶,定伸应力迅速增大,而以多硫键为主的硫化胶,定伸应力增大的速率非常缓慢。总体说来,硫化增大到一定程度时,定伸应力按下列顺序递减:-C-C->-C-S-C->-C-Sx-C-,这是因为多硫键应力松弛的速率比较快。在配方设计中,为了保持硫化胶定伸应力恒定不变,需要减少多硫键含量而减少硫黄用量时,应当增加促进剂的用量。使硫黄用量和促进剂用量之积(硫黄用量*促进剂用量)保持恒定。
选择粒径小、活性高、结构性高的填料,并适当提高填料用量。填料的品种和用量是影响硫化胶定伸应力的主要因素,其影响程度比生胶的性质和硫化体系要大得多。橡胶中加入填料将使刚性增大,定伸应力增大。不同类型的填料对硫化胶定伸应力的影响是不同的,结构性高、粒径小、活性大的炭黑,定伸应力提高的幅度较大。在炭黑用量相同的情况下,结构性对定伸应力的影响最大、最明显,这是因为炭黑的结构性高,说明该炭黑聚集体中存在的空隙较多,其硫化胶中橡胶大分子的有效体积分数也相应减少较多。
- TPV/TPE业务助理
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