坤碩運(yùn)輸帶廠家結(jié)合多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)用科學(xué)的理論為您解答硫化膠的結(jié)構(gòu)及原理:
1、 硫化膠交聯(lián)密度的測(cè)定
橡膠的特征是同時(shí)具有柔軟性和可逆大變形性。柔軟性是玻璃化溫度遠(yuǎn)低于室溫的一切無(wú)定形聚合物共有的性質(zhì),但要使可逆性大變形成為可能,就需要利用化學(xué)反應(yīng)或物理相互作用引人交聯(lián)點(diǎn)。因此,研究交聯(lián)點(diǎn)具有怎樣的結(jié)構(gòu)和以怎樣的交聯(lián)密度沿著橡膠分子鏈分布就成為評(píng)價(jià)橡膠物性的基本問(wèn)題。交聯(lián)密度變化是橡膠老化微觀結(jié)構(gòu)變化的主要方面,交聯(lián)密度對(duì)橡膠輸送帶宏觀力學(xué)性能有直接的重要的影響。
交聯(lián)密度和交聯(lián)鍵類型的測(cè)定是表征硫化膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)最主要的工作。交聯(lián)密度的表示方法有:?jiǎn)挝惑w積硫化膠中交聯(lián)鍵的數(shù)目、交聯(lián)網(wǎng)鏈的數(shù)均分子量等。在交聯(lián)密度中要區(qū)分物理交聯(lián)密度和化學(xué)交聯(lián)密度,在硫黃硫化天然橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中,能夠提供有效交聯(lián)的既有物理交聯(lián)點(diǎn),也有化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)?;瘜W(xué)交聯(lián)點(diǎn)包括C.C、C.S、S-S鍵以及橡膠分子鏈與炭黑之間形成的結(jié)合橡膠;物理交聯(lián)點(diǎn)包括分子鏈的幾何纏結(jié)、氫鍵和范德華力等。
1.1、 應(yīng)力一應(yīng)變法
測(cè)定交聯(lián)密度最簡(jiǎn)單的方法是對(duì)硫化橡膠進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)根據(jù)硫化膠彈性統(tǒng)計(jì)理論,橡膠試樣在進(jìn)行單向拉伸時(shí),單位面積上的應(yīng)力F與應(yīng)變 的關(guān)系為:
1.2、 平衡溶脹方法
硫化橡膠彈性統(tǒng)計(jì)理論認(rèn)為:橡膠立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在有機(jī)溶劑中不會(huì)溶解只會(huì)溶脹,一方面溶劑分子自發(fā)擴(kuò)散進(jìn)入橡膠分子之間,引起“膨脹”,另一方面網(wǎng)鏈的回復(fù)力把溶劑分子“擠出”,當(dāng)兩者達(dá)到平衡時(shí),橡膠的溶脹狀況反映了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特征。根據(jù)Flory和Rhener的研究結(jié)果:
2、 硫化橡膠輸送帶的熱分析
熱分析是在程序控制溫度一FN量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一門分析技術(shù),研究物質(zhì)因受熱而引起的各種物理及化學(xué)變化過(guò)程,它和此類變化的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題密切相關(guān)。其測(cè)試方法主要包括熱機(jī)械分析(DMA/TMA)、熱重分析(TG)、差熱分析(DTA/DSC)等,具有靈敏度高、快速、可靠和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。正因?yàn)槿绱?,熱分析在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的作用愈來(lái)愈大。而且隨著熱分析儀器制作水平的提高,各種配套的計(jì)算機(jī)軟件的推出,熱分析數(shù)據(jù)愈來(lái)愈完善,且能更快速、更準(zhǔn)確地分析與探索材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),為各學(xué)科的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究提供簡(jiǎn)便、快速、靈敏的研究方法。TG、DMA和DSC已廣泛用于橡膠老化研究。
2.1 熱重分析(TG)
在橡膠老化研究中,熱重分析主要用于評(píng)價(jià)材料的熱穩(wěn)定性、老化程度及預(yù)測(cè)壽命,研究老化降解動(dòng)力學(xué)。通過(guò)熱重分析,能夠了解材料的熱降解起始溫度,總的熱失重率。測(cè)定不同溫度不同老化時(shí)間的熱重曲線,還可計(jì)算出活化能,估計(jì)材料的壽命。評(píng)價(jià)橡膠老化程度,用一般的物理力學(xué)性能測(cè)試方法,測(cè)定的項(xiàng)目較多、費(fèi)時(shí),若用TG曲線的變化則可快速方便地反映出來(lái)。
2.2 熱機(jī)械分析(DMA)
橡膠運(yùn)輸帶制品在動(dòng)態(tài)條件下工作時(shí),動(dòng)態(tài)生熱必將加速橡膠的熱老化,使其性能下降。動(dòng)態(tài)DMA可測(cè)定當(dāng)橡膠材料受到周期性應(yīng)力時(shí)的機(jī)械反應(yīng),從而確定其粘彈性及流變性能,并且可以跟蹤測(cè)試其性能變化,以評(píng)價(jià)橡膠材料的耐老化性能。盡管橡膠老化和動(dòng)態(tài)機(jī)械分析的研究已有很多報(bào)道,但填充的硫化橡膠運(yùn)輸帶老化研究較少,僅國(guó)外有部分研究報(bào)道。Y.T.等人用DMA研究了幾種填充橡膠(重型輪胎的不同部位)在不同老化時(shí)間:24、72、240h;老化溫度:70、
(1)對(duì)于未老化橡膠,儲(chǔ)能模量E 、損耗模量E”和均隨DMA試驗(yàn)溫度的升高而下降。
(2)對(duì)于老化橡膠,隨著應(yīng)變幅度的增加儲(chǔ)能模量E 下降,損耗模量E”和 出現(xiàn)最大值。并分析了影響老化橡膠動(dòng)態(tài)性能的因素:①老化時(shí)間的影響:老化時(shí)間增加,儲(chǔ)能模量E 和損耗模量E 增加。對(duì)于 ,如果老化溫度小于
國(guó)外也有用DMA研究了NR硫化耐熱輸送帶橡膠老化的復(fù)數(shù)模量對(duì)填料網(wǎng)絡(luò)和聚合物結(jié)構(gòu)的依賴性。在溫度分別為
另外,用DMA研究了列填充NR硫化膠的滯后損失和熱機(jī)械性能,測(cè)定了不同硫化體系的橡膠樣品的滯后和動(dòng)態(tài)性能,分析了填充橡膠硫化膠的生熱與滯后損失、100%定伸時(shí)的模量、損耗柔量、損耗模量、填料裝填和周圍環(huán)境溫度之間的關(guān)系,表明熱積累與動(dòng)態(tài)力學(xué)性能相關(guān)。該文還作了不同類型交聯(lián)結(jié)構(gòu)的比較研究,結(jié)果表明,不同類型交聯(lián)結(jié)構(gòu)之間的生熱行為有明顯不同。
2.3、 差示掃描量熱分析(DSC)
DSC是準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變焓的一種精密儀器。由于該法所需樣品量少、準(zhǔn)確度高,所以它在高聚物中的應(yīng)用發(fā)展極為迅速,已經(jīng)成為高聚物的常規(guī)測(cè)試和基本研究手段,已用于表征橡膠老化方面的研究。它可結(jié)合其它分析手段評(píng)定不同配方橡膠的耐老化性能,可根據(jù)橡膠加防老劑后提高氧化起始溫度、降低氧化反應(yīng)生成熱或提高氧化反應(yīng)活化能的程度,對(duì)防老劑的防老效果進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。有資料報(bào)道用DSC、TG和DMA探討氯丁橡膠(CR)硫化膠老化過(guò)程中交聯(lián)密度、熱性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的變化情況。結(jié)果表明,隨著老化時(shí)間延長(zhǎng),皮帶輸送機(jī)產(chǎn)品中的CR膠的交聯(lián)密度先減小后增大,結(jié)晶度和結(jié)晶速率減小,初始降解溫度降低,最大降解速率增大,玻璃化溫度先降低后升高,
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