橡胶行业中的弹性橡胶和高弹性橡胶

发布时间:2020-12-17 14:33:47 阅读次数:104
弹性是指材料受外力之后产生变形和除去外力之后恢复原状的能力。如材料受外力后不能变形则称为材料刚性;受外力后产生变形,但除去外力不能恢复则称为材料塑性。橡胶弹性一般用回弹率来表示,有时也可用伸长率及永久变形(包括扯断永久变形和压缩永久变形)来衡量,伸长率大,永久变形小、弹性大。  橡胶材料在常温下最突出的特点是其他材料所不具备的高弹性。高弹性是高聚特特有的、基于链段运动的一种力学状态,是其他基于键角、键长变化的普通弹性所无法比拟的。一般铜、钢等金属材料的形变量只有约1%,橡胶材料的高弹形变至少100%,最高则可达1000%以上。  理想的高弹性完全是由卷曲的橡胶大分子构象熵变化造成的,去除外力后,能立即回复原状。然而,实际中橡胶分子间存在相互作用力和内旋转阻力,会防碍分子链段的运动,表现为橡胶的黏性,作用于橡胶分子上的力一部分用于克服分子间的黏性阻力,另一部份使分子链变形。
橡胶材料的高弹性与其分子量、卷曲分子的构象熵、硫化胶的交联密度和交联链的类型等有关。  橡胶的高弹性是由橡胶的高分子决定的,分子量越大,不能承受应力的、对弹性没有贡献的游离末端数量就越少;另外分子量大,分子链内彼此缠结耐导致的“准交联”效应增加;分子量大有利于弹性的提高。分子量分布窄的高分子量级分多,则对弹性有利;分子量分布宽的高分子量级分多,则对弹性不利。
在常温下不易结晶的、由柔性分子链组成的材料,分子链的柔顺性越大,受到外力时链运动能够比较迅速地改变分子链的构象,分子链的形态数增加,因此弹性越好。   随着交联密度的增加,硫化胶弹性增大,直至最大值,交联密度继续增加,弹性下降。这是因为分子无交联时,在外力的作用下,分子链相对滑动,形成不可逆形变,弹性较差;适度的交联,可以减少或消除分子链间的滑移,有利于弹性的提高;交联过度会使分子链的相互作用力和内旋转阻力增加,活动受阻,使弹性下降。
交联链类型对弹性有影响,多硫链链能较小,对分子链段的运动束缚力较小,因而回弹性较高。交联键能较高、键长较短的C-C键和C-S-C链,弹性较差。

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