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2023

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如何提高橡膠的耐熱性和抗寒性?


  如何改善橡膠的耐熱性和耐寒性,即擴大其使用溫度的范圍:在高于一定溫度時,橡膠由于老化而失去彈性;在低于一定溫度時,橡膠由于玻璃化而失去彈性。
  一、改善高溫耐老化性能,提高耐熱性
  1、改變橡膠的主鏈結構
  (1)、主鏈不含雙鍵。
  (2)、主鏈上含雙鍵較少的丁基橡膠(異丁烯與異戊二烯)。
  (3)、主鏈上含S原子的聚硫橡膠。
  (4)、主鏈上含有O原子的聚醚橡膠。
  (5)、主鏈上均為非碳原子的二甲基硅橡膠。
  2、改變取代基結構
  (1)、帶有供電子取代基的橡膠易氧化:天然橡膠、丁苯橡膠。
  (2)、帶有吸電子取代基的橡膠不易氧化:氯丁橡膠、氟橡膠。
  3、改變交聯鏈的結構:原則:含硫少的交聯鏈鍵能較大,耐熱性好,如果交聯鍵是C-C或C-O,鍵能更大,耐熱性更好。(氯丁橡膠用ZnO硫化交聯鍵為-C-O-C-,天然橡膠用過氧化物或輻射交聯,交聯鍵為-C-C-)。
  二、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,任何降低聚合物結晶能力和結晶速度的措施均會增加聚合物的彈性,提高耐寒性(因為結晶就是高分子鏈或鏈段規整排列,它會大大增加分子間相互作用力,使聚合物強度增加,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構有關,還與它本身Tg有關,增塑劑的越低,則增塑聚合物的也越低。
  2、共聚:聚苯乙烯有大的側基,所以主鏈內旋轉難,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,所以主鏈內旋轉難,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、降低聚合物結晶能力:線型聚乙烯分子鏈很柔,Tg很低,但由于規整度高,所以結晶,聚乙烯難以當橡膠用,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整性,從而破壞其結晶性,這就是乙烯與丙烯共聚橡膠Tg=-60℃。通過破壞鏈的規整性來降低聚合物結晶能力,改善了彈性但副作用是有損于強度。

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