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橡膠促進劑對減震橡膠的影響
點擊數 ：266 發布時間 ：2020/7/29 16:23:38硫化體係對減震橡膠的剛度 、阻尼係數 、耐熱性 、耐疲勞性均有較大的影響 。一般在硫化膠的網絡結構中,交聯鍵中的硫原子及遊離硫越少,交聯越牢固,硫化膠的彈性模量越大,阻尼係數越小 。使用傳統硫化體係,並適當提高交聯程度,對減震和耐動態疲勞性有利,但耐熱性不夠 。例如天然橡膠采用有效硫化體係和半有效硫化體係時,雖然耐熱性得到改善,但抗疲勞性能以及金屬件的黏著性則有下降的趨勢 。因此,必需要使這些性能得到恰當的平衡 。采用硫黃硫化體係所能達到的耐熱性畢竟是有限的,因此對耐熱等級更高的新型無硫硫化體係進行了研究。
某些耐熱性較好的橡膠,如氟橡膠 、丙烯酸酯橡膠 、三元乙丙橡膠 、矽橡膠 、氫化丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯、共聚氯醇橡膠,由於它們在高變形下的耐疲勞性能以及與金屬粘接的可靠性都比較差,因而不宜用作減震橡膠 。如果需要使用這些橡膠則必須克服上述缺陷,通過高變形下(實際使用條件考核)的試驗鑒定後方可使用 。
填充劑是除橡膠之外影響膠料動態阻尼特性顯著的因素,它與硫化膠的阻尼係數和模量有密切關係 。硫化膠在形變的情況下,橡膠分子運動時,橡膠鏈段與填料之間或填料與填料之間的內摩擦,會使硫化膠的阻尼增大 。該增值與填料和橡膠的相互作用及界麵尺寸有關 。填料的粒徑越小,比表麵積越大,則與橡膠分子的接觸表麵增加,物理結合點較多,觸變性較大,在動態應變中產生滯後損耗,而且粒子之間的摩擦也會因表麵積增大而增大,因此表現出tanB較大,動 、靜態模量也較大 。填料的活性愈大,則與橡膠分子的作用越大硫化膠的阻尼性和剛度也隨之增加 。填料粒子的形狀對膠料的阻尼特性和模量也有影響,例如片狀的雲母粉可使硫化膠獲得更高的阻尼和模量 。
在減震橡膠的配方中,天然橡膠使用半補強爐黑和細粒子熱裂炭黑較好 。在合成橡膠中,可使用快壓出炭黑和通用炭黑 。一般隨炭黑用量增加,硫化膠的阻尼和剛度也隨之提高 。在炭黑用量一定的情況下,粒徑小 、活性大的高耐磨炭黑的阻尼性和剛度均高於半補強炭黑 。另外,隨炭黑用量增加,對振幅的依賴性也隨之增大 。隨振動振幅增加,炭黑用量越大,模量降低和阻尼增加越顯著 。在振幅很小(趨於0時),阻尼係數與填料含量關係不大 。
綜上可見,隨炭黑粒徑減小 、活性增大 、用量增加,減震橡膠的阻尼係數和模量也隨之提高 。但是從耐疲勞性來看,炭黑在減震橡膠中卻有不良的影響:炭黑的粒徑越小,則疲勞 ，作用越顯著,疲勞破壞也越重 。對於高阻尼隔震橡膠來說,在橡膠中加入炭黑等填充劑後,由於橡膠分子被炭黑粒子表麵所吸附以及炭黑粒子間存在橡膠連續相和某些配合劑的不連續相,加上橡膠分子鏈本身的摩擦,使體係的表觀黏度係數增大;且炭黑含量越高,黏度越大 。若向橡膠 、炭黑體係施加 ，應力時,橡膠分子鏈產生的滑移從原來的炭黑-橡膠表麵脫離,然後再重新吸附並使炭黑凝聚相破壞,而後再凝聚,產生很大的摩擦能 。
為了盡可能提高減震橡膠的阻尼特性,降低蠕變及性能對溫度的依賴性,往往在高阻尼隔振橡膠中配合一些特殊的填充劑,例如蛭石 、石墨等,在由橡膠和特殊填充劑構成的體係內引起內摩擦,將施加到體係內的部分機械能轉化為熱能而耗散掉,這便是高阻尼隔振橡膠的減震原理 。
白炭黑粒徑小,補強效果僅次於炭黑,但是動態性能遠不如炭黑 。碳酸鈣 、陶土 、碳酸鎂等無機填料,補強性能一般較弱 。為了獲得規定的彈性模量,其用量比炭黑大,這對其他性能會產生不利的影響,所以一般很少采用 。用作減震橡膠的增塑劑,除了具有降低玻璃化溫度Tg 。和改善加工性能的作用外,還要求使阻尼轉變區增寬,這種增寬作用主要取決於增塑劑的特性及其與橡膠的相互作用 。如果增塑劑在橡膠中隻有一定限度的溶解度,或增塑劑根本不相容而純屬機械混合,則阻尼轉變通常在減震橡膠中,隨增塑劑用量增加,硫化膠的彈性模量降低,阻尼係數tan增大區就會變寬在減震橡膠中添加增塑劑,雖然能改善橡膠的低溫性能和耐疲勞性能,但同時也會使蠕變和應力鬆弛速度增加,影響減震橡膠的阻尼特性和使用可靠性,因此增塑劑的用量不宜過多 。
一般增塑劑的分子結構與生膠的分子結構在極性上要匹配,即極性橡膠選用極性增塑劑,反之亦然 。對於天然橡膠,通常使用鬆焦油 、錠子油等增塑劑 。對丁腈橡膠則以苯二甲二丁酯 、癸二酸二辛酯 、鄰苯二甲酸二辛酯和己二酸二異辛酯等為主 。
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