耐寒橡胶硫化体系的选择

1、交联密度对玻璃化温度Tg的影响

交联生成的化学键，可使Tg上升，其原因是交联后分子链段的活动性受到了限制。另一解释是，相邻的分子链通过交联键结合起来，随交联密度增加，网络结构中的自由体积减小，从而降低了分子链段的运动性。
随硫磺用量增加，天然橡胶、丁苯橡胶硫化胶的Tg会随之上升。例如：在未填充填料的天然橡胶和丁苯橡胶硫化胶中，硫磺用量增加1质量分数时，其玻璃化温度Tg分别上升4.1～5.9℃和6℃；而丁腈橡胶无填料的硫化胶，加硫磺3%质量分数时，Tg从-24℃上升到-13℃，其后硫磺含量每增加1质量份，Tg值直线地提高3.5℃。 产生上述现象的原因，在于如下两个因素的影响：一是交联密度的提高；二是多硫键的环化作用，使分子内部也形成了交联。前者对丁腈橡胶起决定性作用，而后者对天然橡胶、丁苯橡胶是主要的因素。随交联密度增加，聚氨酯橡胶输送带的硬度（绍尔A）从64上升到87，玻璃化温度Tg从-10℃上升到-5℃。可见，提高交联密度，会使玻璃化温度Tg上升。但是，对于相对稀疏的网络结构而言，只要活动链段的长度不大于网状结构中交联点之间距，则Tg大致上可能始终不变。也就是说，在稀疏的橡胶网络结构中，Mc值大（交联点间的相对分子质量大），则链段的活性几乎不受限制。
2、交联密度对耐寒系数的影响。
为了评价硫化胶从室温降到玻璃化温度Tg的过程中的弹性模量的变化，常使用耐寒系数K来表征。K是用室温下和低温下的弹性模量的值来确定的。试验表明，丁苯橡胶生胶的弹性模量随温度降低而提高的程度，比无填料的丁苯橡胶硫化胶高得多。当温度从20℃下降到-10℃时，丁苯橡胶的弹性模量提高了3倍，而硫化胶仅仅提高了10%。这是因为未交联的生胶的应变性能取决于它的结构特性，其分子间的作用力主要来源于各种类型的物理键形成的范德华力、链的缠结和极性基团的作用力。随温度下降，链段的活动能量减弱，弹性模量提高。而交联的硫化胶内除物理键之外，还存在着由化学交联键构成的网络结构。化学键的键能比物理键大，稳定性高，对温度的敏感性比物理键小得多。在一定温度范围内，交联键对其形变起决定性的作用，所以温度下降，弹性模量变化不大。但是在交联密度过大时，会大大增强分子链之间的作用力，使弹性模量大增，耐寒性下降。
综上可知，化学键的形成削弱了对温度十分敏感的物理键的作用，所以低温下硫化胶的模量变化比生胶小。由此推论：随交联密度提高，耐寒系数K上升到某个最大值，但是当交联密度过大，交联点之间的距离小于活动链段的长度时，K值便开始下降。
3、交联键类型对耐寒性的影响
对天然橡胶硫化所作的各项研究表明，使用传统的硫化体系时，随硫磺用量增加，直到30质量份，其剪切模式随之提高，玻璃化温度Tg也随之上升（可上升20～30℃）。使用有效硫化体系时，Tg比传统硫化体系降低7℃.用过氧化物或辐射硫化时，虽然剪切模量提高也会与硫黄硫化同样的数值，但玻璃化温度Tg变化却不大，始终处于-50℃的水平。
产生上述差异的原因是，用硫磺硫化时，在生成多硫键的同时，还生成分子内交联键，并且发生环化反应，因此使得连段的活动性降低，弹性模量提高，玻璃化温度Tg上升。减少硫磺用量、使用半有效或有效硫化体系时，多硫键数量减少，主要生成单硫键和二硫键，分子内结合硫的可能性降低，因此Tg上升的幅度较多硫键小。用过氧化物和辐射硫化时，其耐寒性优于有效硫化体系和传统硫化体系，这是因为过氧化物硫化胶的体积膨胀系数较大。过氧化物硫化胶的体积膨胀系数为6.04×10-4/℃，而硫磺硫化胶的体积膨胀系数为4.56×10-4/℃.体积膨胀系数大，可使链段活动的自由空间增加，有利于玻璃化温度降低。另外，过氧化物硫化时，形成牢固的、短小的C-C交联键，而用硫磺硫化时，则会形成牢固度较小，长度较大的多硫键，因此在发生形变时，要克服分子间作用力会更大一些，同时弱键发生畸变，这样就增加了滞后损失，增大了蠕变速率，硫化胶中的黏性阻力部分比过氧化物硫化胶更大一些。也就是说，用硫磺硫化的橡胶中，分子间的作用力要大得多，这正是硫化胶耐寒性较差的原因。广州擎川胶带公司网址：http://www.everla.com。

以上就是擎川EVERLA给大家分享的“耐寒橡胶硫化体系的选择”相关信息，希望通过介绍，能对大家有所帮助，擎川输送带厂家15年专注于食品输送带、PVC输送带、PU输送带、PU同步带、特氟龙输送带、尼龙片基带研制生产，为食品、医药、日化领域提供一站式输送带解决方案。如果您有输送带的采购需求，欢迎来电咨询400-9688-278