如何改善橡膠的耐熱性和耐寒性,即擴(kuò)大其使用溫度的范圍:
在高于一定溫度時(shí),橡膠由于老化而失去彈性;在低于一定溫度時(shí),橡膠由于玻璃化而失去彈性。
1、改善高溫耐老化性能,提高耐熱性
(1)改變橡膠的主鏈結(jié)構(gòu)
(a)主鏈不含雙鍵;
(b)主鏈上含雙鍵較少的丁基橡膠(異丁烯與異戊二烯);
(c)主鏈上含S原子的聚硫橡膠;
(d)主鏈上含有O原子的聚醚橡膠;
(e)主鏈上均為非碳原子的二甲基硅橡膠;
(2)改變?nèi)〈Y(jié)構(gòu)
*帶有供電子取代基的橡膠易氧化:天然橡膠、丁苯橡膠
*帶有吸電子取代基的橡膠不易氧化:氯丁橡膠、氟橡膠
(3)改變交聯(lián)鏈的結(jié)構(gòu)
原則:含硫少的交聯(lián)鏈鍵能較大,耐熱性好,如果交聯(lián)鍵是C-C或C-O,鍵能更大,耐熱性更好。(氯丁橡膠用ZnO硫化交聯(lián)鍵為-C-O-C-,天然橡膠用過氧化物或輻射交聯(lián),交聯(lián)鍵為-C-C-)
2、降低玻璃化溫度,改善耐寒性
任何增加分子鏈的活動性,削弱分子間相互作用的措施都會使玻璃化溫度下降,
任何降低聚合物結(jié)晶能力和結(jié)晶速度的措施均會增加聚合物的彈性,提高耐寒性(因?yàn)榻Y(jié)晶就是高分子鏈或鏈段規(guī)整排列,它會大大增加分子間相互作用力,使聚合物強(qiáng)度增加,彈性下降)
(1)加增塑劑:削弱分子間作用力
如氯丁膠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℃。
可見增塑效果不僅與增塑劑結(jié)構(gòu)有關(guān),還與它本身Tg有關(guān),增塑劑的越低,則增塑聚合物的也越低。
(2)共聚
聚苯乙烯有大的側(cè)基,所以主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)難,較剛性, Tg高于室溫,但共聚后的丁苯橡膠為-53℃,聚丙烯晴有極性,所以主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)難,較剛性,Tg高于室溫,用丁二烯與丙烯晴共聚后的丁睛橡膠為-42℃
(3)降低聚合物結(jié)晶能力
線型聚乙烯分子鏈很柔,Tg很低,但由于規(guī)整度高,所以結(jié)晶,聚乙烯難以當(dāng)橡膠用,引入體積較小的非極性取代基甲基來破壞其聚乙烯分子鏈的規(guī)整性,從而破壞其結(jié)晶性,這就是乙烯與丙烯共聚橡膠Tg =-60℃。
通過破壞鏈的規(guī)整性來降低聚合物結(jié)晶能力,改善了彈性但副作用是有損于強(qiáng)度。【中國橡膠產(chǎn)業(yè)網(wǎng)】