氯丁橡膠混煉膠的彈性與高彈性

橡膠是高彈性高分子化合物的總稱(chēng)。氯丁混煉膠在室溫上下很寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)越的彈性、很好的柔軟性，并且具有優(yōu)異的疲勞強(qiáng)度、高的耐磨性、電絕緣性、不透氣性、不透水性以及耐腐蝕、耐溶劑、耐高溫、耐低溫等特殊性能，因此成為重要的工業(yè)材料，廣泛用于輪胎、膠管、膠帶、膠鞋、工業(yè)制品（如減震制品、密封制品、化工防腐材料、絕緣材料、膠輥、膠布及其制品等）以及膠黏劑、膠乳制品中。要制得符合實(shí)際使用要求的橡膠制品、改善氯丁混煉膠的加工工藝以及降低產(chǎn)品成本等，還需在橡膠中加入各種橡膠配合劑。 ASTM（美國(guó)材料試驗(yàn)測(cè)試學(xué)會(huì)）對(duì)橡膠定義是：橡膠是一種材料，它在大的變形下能迅速而有力地恢復(fù)其變形，能夠被改性（硫化）。改性的氯丁混煉膠實(shí)質(zhì)上不溶于（但能溶脹于）沸騰的苯、甲乙酮等溶劑中。改性的橡膠在室溫下(18-29℃)被拉伸到原來(lái)長(zhǎng)度的2倍并保持1min后除掉外力，它能在1min內(nèi)恢復(fù)到原來(lái)長(zhǎng)度的1.5倍以下。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 9881)對(duì)橡膠定義是：橡膠是一種可以或已被改性為基本不溶（但能溶脹）于苯、甲乙酮等沸騰溶劑中的彈性體。 橡膠的主要存在形式有四種：生膠、塑煉膠、氯丁混煉膠、硫化膠。此外還有再生膠、純橡膠、母煉膠等。生膠是指沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何加工的橡膠；塑煉膠是指只進(jìn)行塑煉加工、具有一定可塑度要求的橡膠；混煉膠是指加入配合劑、進(jìn)行過(guò)混煉加工的橡膠；硫化膠是指加入配合劑混合均勻，經(jīng)過(guò)硫化的橡膠。 常用橡膠有：天然橡膠( NR)、丁苯橡膠(SBR)、順丁橡膠(BR)、異戊橡膠(IR)、丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、乙丙橡膠(EPR)和丁基橡膠(IIR)等。特種橡膠有：硅橡膠(Q)、氟橡膠(FPM)，丙烯酸酯橡膠(ACM)、聚氨酯橡膠(AU)／FU等。 彈性是指材料受外力之后產(chǎn)生變形和除去外力之后恢復(fù)原狀的能力。如材料受外力后不能變形則稱(chēng)為材料剛性；受外力后產(chǎn)生變形，但除去外力不能恢復(fù)則稱(chēng)為材料塑性。氯丁混煉膠彈性一般用回彈率來(lái)表示，有時(shí)也可用伸長(zhǎng)率及永久變形（包括扯斷永久變形和壓縮永久變形）來(lái)衡量，伸長(zhǎng)率大，永久變形小、彈性大。 氯丁混煉膠材料在常溫下最突出的特點(diǎn)是其他材料所不具備的高彈性。高彈性是高聚物特有的、基于鏈段運(yùn)動(dòng)的一種力學(xué)狀態(tài)，是其他基于鍵角、鍵長(zhǎng)變化的普通彈性所無(wú)法比擬的。一般銅、鋼等金屬材料的形變量只有約1%，氯丁混煉膠材料的高彈形變至少100%，最高則可達(dá)1000%以上。 理想的高彈性完全是由卷曲的橡膠大分子變化造成的，去除外力后，能立即回復(fù)原狀。然而，實(shí)際中氯丁混煉膠分子間存在相互作用力和內(nèi)旋轉(zhuǎn)阻力，會(huì)妨礙分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為氯丁混煉膠的黏性，作用于氯化聚乙烯混煉膠（氯丁橡膠）分子上的力一部分用于克服分子間的黏性阻力，另一部分使分子鏈變形。 橡膠材料的高彈性與其分子量、卷曲分子的構(gòu)象熵、硫化膠交聯(lián)密度和交聯(lián)鍵的類(lèi)型等有關(guān)。 氯丁混煉膠的高彈性是由橡膠的高分子決定的，分子量越大，不能承受應(yīng)力的、對(duì)彈性沒(méi)有貢獻(xiàn)的游離末端數(shù)量就越少；另外分子量大，分子鏈內(nèi)彼此纏結(jié)而導(dǎo)致的“準(zhǔn)交聯(lián)”效應(yīng)增加；分子量大有利于彈性的提高。分子量分布窄的高分子量級(jí)分多，則對(duì)彈性有利；分子量分布寬的高分子量級(jí)努多，則對(duì)彈性不利。 在常溫下不易結(jié)晶的、由柔性分子鏈組成的材料，分子鏈的柔順性越大，氯丁混煉膠受到外力時(shí)鏈運(yùn)動(dòng)能夠比較迅速地改變分子鏈的構(gòu)象，分子鏈的形態(tài)數(shù)增加，因此彈性越好。 隨著交聯(lián)密度的增加，硫化膠彈性增大，直至最大值，交聯(lián)密度繼續(xù)增加，彈性下降。這是因?yàn)榉肿訜o(wú)交聯(lián)時(shí)，在外力的作用下，分子鏈相對(duì)滑動(dòng)，形成可逆形變，彈性較差；適度的交聯(lián)，可以減少或消除分子鏈間的滑移，有利于彈性的提高；交聯(lián)過(guò)度會(huì)使分子鏈的相互作用力和內(nèi)旋轉(zhuǎn)阻力增加，活動(dòng)受阻，使彈性下降。 本文參考《橡膠技術(shù)問(wèn)答-原料?工藝?配方篇》一書(shū)。 相關(guān)鏈接 2024龍年大吉萬(wàn)事如意

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