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橡膠的性能與測試

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發(fā)布時間：

2021-10-26

一、生膠性能

未經(jīng)加工的原料橡膠俗稱生膠，其實生膠也并非100%純凈的，

如天然膠中含有的非橡膠烴（約5%）包括樹脂酸蛋白質(zhì)等物質(zhì)，在SR中同樣添加了防老劑及未耗盡的合成助劑，如：分子量控制劑，終止劑及分散劑等。不過大體上講，生膠與膠料相比更能代表橡膠固有的特性，包括如下：

1、分子量。指橡膠大分子的分子量的平均值，應(yīng)該把橡膠看成不同分子量聚合物的體系，既有高分子量級份，也混雜一些低分子量級份，這是不可避免的，所以只能以平均分子量的概念來描述。根據(jù)不同測試方法又分粘均分子量、散均分子量及重均分子量。比較常用的是粘均分子量，因為比較容易測，采用不同粘度來表征不同分子量，更為直觀（分子量越大，粘度越高）。分子量與生膠性能之間有著直接和密切的關(guān)系，一般而言分子量越大，則生膠的強(qiáng)度越高，力學(xué)性能越好，但是隨著分子量的增大，加工時的流動性變差。

2、分子量分布。橡膠實際上是不同比例的大小分子量不同的分子鏈的混合物，如果把不同的分子量按出現(xiàn)的頻率來排列，則可得到分子量分布曲線。

NR的分子量分布特點：

中等分子量占統(tǒng)治地位，高分子量及低分子量級各占少數(shù)，其中高的部分有利于力學(xué)性而低的部分則有利于加工，因此兼顧了性能和加工。

SR的分子量分布特點：

分子量分布很窄，局限在很小的范圍，因為缺少低分子量部分所以加工性不及NR，但性能均勻性好。原因是合成橡膠的分子量由人為地加以控制，所以模式單純，難以做到大、中、小兼顧。

3、凝膠含量。一般只發(fā)生在SR。當(dāng)聚合過程中，因結(jié)構(gòu)控制不同，形成太多的支鏈結(jié)構(gòu)，結(jié)果這一部分就出現(xiàn)凝膠，用溶劑無法溶解故稱凝膠。煉膠時助劑難以進(jìn)入，影響性能。

4、側(cè)掛基團(tuán)。橡膠單體上的不同基團(tuán)給橡膠帶來不同的特性。如：－COOH （羧基）：能賦予良好的粘性；－CL： 具有極性及電負(fù)性；苯基：體積龐大可以阻攔射線，故具抗射線性良好。

5、極性。與基團(tuán)有密切相關(guān)，凡是帶有腈基（-CN）羥基（-OH）和羧基（-COOH）等基團(tuán)的橡膠都有較強(qiáng)的極性，稱為極性橡膠。他們與金屬有良好的結(jié)合性，另外極性接近的橡膠，彼此容易摻和。

二、未硫化膠的性能

生膠與助劑相混，但未經(jīng)硫化的橡膠稱未硫化膠，也稱膠料?？梢岳斫鉃榘氤善?，它們跟加工過程有密切關(guān)系：

 1、流動性。和可塑性相關(guān)，可塑性越大，則流動性越好，吃粉容易；在壓延擠出過程中，十分順利；硫化時受熱過程中很快能充滿模腔，反之流動性不好則容易出現(xiàn)缺膠。

2、噴霜。配方中如果某項助劑添加過量，超過其在橡膠中的溶解度，則會逐漸噴出膠料表面形成霜層，故稱噴霜。油類、石蠟、防老劑、硫磺、促進(jìn)劑等添加過量均會出現(xiàn)噴出，影響外觀，并影響界面結(jié)合。

3、焦燒。膠料在加工或停放過程中提前硫化現(xiàn)象稱焦燒。這種現(xiàn)象在高溫季節(jié)容易發(fā)生，對策是添加防焦劑，嚴(yán)格控制加工溫度。

4、收縮膨脹變形。膠料出口型后出現(xiàn)尺寸收縮膨脹，對成型帶來不便，可塑度不夠或合成膠使用比過高是主要原因，添加軟化劑用量有利于減少收縮變形。

三、硫化膠性能

如果說生膠和未硫化膠的性能主要為加工生產(chǎn)服務(wù)，那么硫化膠性能主要為客戶和實際應(yīng)用服務(wù)。硫化膠性能可以概括分為倆大類即力學(xué)性能及抗環(huán)境性能，前者都是衡量橡膠在受力情況下的性能，主要有拉伸強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、拉伸永久變形（均在拉力機(jī)上進(jìn)行）、硬度、回彈性、壓縮永久變形、抗撕裂強(qiáng)度、粘和強(qiáng)度等。后者是測量橡膠在外界環(huán)境下的性能變化，包括熱老化性能、抗臭氧性能、阻燃性能、抗霉性能等。

先將常用的硫化膠測定項目簡述如下

1、拉伸強(qiáng)度。用拉動機(jī)對橡膠試片進(jìn)行拉伸，測定斷裂時的強(qiáng)度以Mpa表示，是衡量橡膠力學(xué)性能的最主要最基本項目，其值越大，表明強(qiáng)度越大，一般在10~30Mpa。

2、定伸強(qiáng)度。試樣拉伸到一定長度時，單位面積所需的力?？梢苑从诚鹉z的交聯(lián)程度。其值越高，表明橡膠越堅韌，單位MPa

3、扯斷伸長率。試樣拉斷時，伸長部分與原長的百分比，用以表示橡膠在伸長時的應(yīng)變能力的極限，以%表示。

4、永久變形。試樣經(jīng)一定時間的外力作用后，不能恢復(fù)的變形部分的百分比，其值越小，則橡膠的彈性復(fù)原性越好。

5、撕裂強(qiáng)度。橡膠抵抗裂口處撕開的性能，以單位長度的撕開力來表示KN/m

6、硬度。將一定直徑的鋼性球體壓入橡膠試樣到一定深度所需的負(fù)荷與彈性模量之比，用以反映橡膠的彈性模量，也可判斷硫化狀態(tài)。

7、耐磨性。常用阿克隆磨耗機(jī)測定，對滾動磨擦件最適宜，其測試方法是將圓盤形試片定位于磨耗實驗機(jī)上，在一定壓力下，與砂輪以一定斜度角（15°）進(jìn)行相對摩擦測定其在1.61km（1英里）的行程內(nèi)被磨下的膠粉，在按密度換算成體積，故其取值單位為cm3/1.61km，值越小耐磨性越好。

8、回彈性。又稱沖擊彈性，指橡膠受沖擊后能復(fù)原的程度，通常以回彈率表示，有兩種測定法：

⑴落球法 將一定質(zhì)量的鋼球，從一定高度落下，打在橡膠試樣上側(cè)其回彈的高度。

⑵擺錘法 用有支點的鋼錘撞擊橡膠試樣，側(cè)其回彈幅度以前后的百分比表示。

9、耐老化性。常用熱氣老化箱法，將橡膠試樣放入有熱空氣加熱的老化烘箱內(nèi)，定溫定時老化（例70℃×100h）后，測定性能的保持率，以表示老化程度，稱老化系數(shù)，一般系數(shù)越接近1.0的越好。

10、耐寒性。通常以脆性溫度表示，脆性溫度越低表示橡膠的耐寒性越好。方法如下，用開水放入保溫瓶內(nèi)制冷，到所需溫度后，用夾持器將試樣垂直送入保持3分鐘取出，在0.5秒內(nèi)用沖擊器沖擊試樣，出現(xiàn)裂口或扯斷的最高溫度即脆性溫度，表示該橡膠耐低溫水平。

11、阻燃、絕緣、耐酸堿、耐油等測試。