坤碩運輸帶廠家結合多年生產(chǎn)經(jīng)驗用科學的理論為您解答硫化膠的結構及原理:
1、 硫化膠交聯(lián)密度的測定
橡膠的特征是同時具有柔軟性和可逆大變形性。柔軟性是玻璃化溫度遠低于室溫的一切無定形聚合物共有的性質,但要使可逆性大變形成為可能,就需要利用化學反應或物理相互作用引人交聯(lián)點。因此,研究交聯(lián)點具有怎樣的結構和以怎樣的交聯(lián)密度沿著橡膠分子鏈分布就成為評價橡膠物性的基本問題。交聯(lián)密度變化是橡膠老化微觀結構變化的主要方面,交聯(lián)密度對橡膠輸送帶宏觀力學性能有直接的重要的影響。
交聯(lián)密度和交聯(lián)鍵類型的測定是表征硫化膠交聯(lián)結構最主要的工作。交聯(lián)密度的表示方法有:單位體積硫化膠中交聯(lián)鍵的數(shù)目、交聯(lián)網(wǎng)鏈的數(shù)均分子量等。在交聯(lián)密度中要區(qū)分物理交聯(lián)密度和化學交聯(lián)密度,在硫黃硫化天然橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡中,能夠提供有效交聯(lián)的既有物理交聯(lián)點,也有化學交聯(lián)點。化學交聯(lián)點包括C.C、C.S、S-S鍵以及橡膠分子鏈與炭黑之間形成的結合橡膠;物理交聯(lián)點包括分子鏈的幾何纏結、氫鍵和范德華力等。
1.1、 應力一應變法
測定交聯(lián)密度最簡單的方法是對硫化橡膠進行單向拉伸試驗根據(jù)硫化膠彈性統(tǒng)計理論,橡膠試樣在進行單向拉伸時,單位面積上的應力F與應變 的關系為:
1.2、 平衡溶脹方法
硫化橡膠彈性統(tǒng)計理論認為:橡膠立體網(wǎng)狀結構在有機溶劑中不會溶解只會溶脹,一方面溶劑分子自發(fā)擴散進入橡膠分子之間,引起“膨脹”,另一方面網(wǎng)鏈的回復力把溶劑分子“擠出”,當兩者達到平衡時,橡膠的溶脹狀況反映了網(wǎng)狀結構的特征。根據(jù)Flory和Rhener的研究結果:
2、 硫化橡膠輸送帶的熱分析
熱分析是在程序控制溫度一FN量物質的物理性質與溫度關系的一門分析技術,研究物質因受熱而引起的各種物理及化學變化過程,它和此類變化的熱力學和動力學問題密切相關。其測試方法主要包括熱機械分析(DMA/TMA)、熱重分析(TG)、差熱分析(DTA/DSC)等,具有靈敏度高、快速、可靠和使用方便等優(yōu)點。正因為如此,熱分析在科學研究和生產(chǎn)實踐中的作用愈來愈大。而且隨著熱分析儀器制作水平的提高,各種配套的計算機軟件的推出,熱分析數(shù)據(jù)愈來愈完善,且能更快速、更準確地分析與探索材料的結構和性質,為各學科的熱力學、動力學研究提供簡便、快速、靈敏的研究方法。TG、DMA和DSC已廣泛用于橡膠老化研究。
2.1 熱重分析(TG)
在橡膠老化研究中,熱重分析主要用于評價材料的熱穩(wěn)定性、老化程度及預測壽命,研究老化降解動力學。通過熱重分析,能夠了解材料的熱降解起始溫度,總的熱失重率。測定不同溫度不同老化時間的熱重曲線,還可計算出活化能,估計材料的壽命。評價橡膠老化程度,用一般的物理力學性能測試方法,測定的項目較多、費時,若用TG曲線的變化則可快速方便地反映出來。
2.2 熱機械分析(DMA)
橡膠運輸帶制品在動態(tài)條件下工作時,動態(tài)生熱必將加速橡膠的熱老化,使其性能下降。動態(tài)DMA可測定當橡膠材料受到周期性應力時的機械反應,從而確定其粘彈性及流變性能,并且可以跟蹤測試其性能變化,以評價橡膠材料的耐老化性能。盡管橡膠老化和動態(tài)機械分析的研究已有很多報道,但填充的硫化橡膠運輸帶老化研究較少,僅國外有部分研究報道。Y.T.等人用DMA研究了幾種填充橡膠(重型輪胎的不同部位)在不同老化時間:24、72、240h;老化溫度:70、
(1)對于未老化橡膠,儲能模量E 、損耗模量E”和均隨DMA試驗溫度的升高而下降。
(2)對于老化橡膠,隨著應變幅度的增加儲能模量E 下降,損耗模量E”和 出現(xiàn)最大值。并分析了影響老化橡膠動態(tài)性能的因素:①老化時間的影響:老化時間增加,儲能模量E 和損耗模量E 增加。對于 ,如果老化溫度小于
國外也有用DMA研究了NR硫化耐熱輸送帶橡膠老化的復數(shù)模量對填料網(wǎng)絡和聚合物結構的依賴性。在溫度分別為
另外,用DMA研究了列填充NR硫化膠的滯后損失和熱機械性能,測定了不同硫化體系的橡膠樣品的滯后和動態(tài)性能,分析了填充橡膠硫化膠的生熱與滯后損失、100%定伸時的模量、損耗柔量、損耗模量、填料裝填和周圍環(huán)境溫度之間的關系,表明熱積累與動態(tài)力學性能相關。該文還作了不同類型交聯(lián)結構的比較研究,結果表明,不同類型交聯(lián)結構之間的生熱行為有明顯不同。
2.3、 差示掃描量熱分析(DSC)
DSC是準確測量轉變溫度、轉變焓的一種精密儀器。由于該法所需樣品量少、準確度高,所以它在高聚物中的應用發(fā)展極為迅速,已經(jīng)成為高聚物的常規(guī)測試和基本研究手段,已用于表征橡膠老化方面的研究。它可結合其它分析手段評定不同配方橡膠的耐老化性能,可根據(jù)橡膠加防老劑后提高氧化起始溫度、降低氧化反應生成熱或提高氧化反應活化能的程度,對防老劑的防老效果進行客觀的評價。有資料報道用DSC、TG和DMA探討氯丁橡膠(CR)硫化膠老化過程中交聯(lián)密度、熱性能和動態(tài)力學性能的變化情況。結果表明,隨著老化時間延長,皮帶輸送機產(chǎn)品中的CR膠的交聯(lián)密度先減小后增大,結晶度和結晶速率減小,初始降解溫度降低,最大降解速率增大,玻璃化溫度先降低后升高,
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