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橡胶飞边、橡胶老化、橡胶的断裂特性

日期: 来源:心乐家

    一、橡胶飞边

    飞边的存在对橡胶制品的生产过程和质量都带来了多方面的不良影响。

    1)产品的设计一般是不允许出现飞边的,从质量要求角度来看必须对其进行修除。修除飞边需要大量的人力及场地,这无形中增加了一道工序,延长了生产的周期。从经营角度来讲,飞边的修除增加了生产成本。

    2)飞边的形成,使胶料的消耗量增大,提高了生产成本同时它又是一种资源浪费,对于环境也是一种潜在的污染。

    3)飞边的形成改变了模制品的封模尺寸,使制品的部分性能受到影响(特别是对要求严格的各类密封制品)。

    4)飞边的修除,尤其是手工修除,明显而严重的影响了制品的表观质量,从而降低了制品的商业价值。常言道:“货卖一张皮”,讲的就是这个道理。修除掉的飞边,其痕迹高低不一、残留各异,直接影响了企业在顾客心目中的形象,使企业在市场中失去了竞争力。

    对于以上所述飞边的各种负面影响,无论技术工编辑还是生产组织者和经营者都应该从制品质量、企业形象、社会效益以及企业发展战略要求等高度上来认识。因此。必须提出这样一个响亮的口号:“提高技术,改善工艺、向少飞边化和无飞边化迈进”

    二、橡胶老化

    橡胶在反复多次变形的条件下所产生的老化现象,叫做疲劳老化。橡胶的疲劳老化通常是由机械力、氧化和臭氧化三种因素共同作用而产生的。橡胶的疲劳老化,其实质是应力-化学变化过程。

    橡胶产生疲劳老化的原因分析:

    1)在机械力的作用下产生机械裂解反应。由于高分子聚合物的粘滞性,使橡胶在变形周期内,其松弛过程来不及完成,接着又进入到下一个变形周期,致使橡胶内部变形残留应力不断增加。当应力梯度较大时,便会出现分子链直接断裂而生成自由基,由此而引发橡胶分子的氧化链反应。

    2)在机械力的作用下,产生机械活化的氧化裂解反应。橡胶在反复变形时,其机械应力会使橡胶分子链中的原子价力减弱,因此降低了它的氧化反应活化能。于是,加速了橡胶分子的氧化裂解反应。氧化活化能的降低,就是在疲劳过程中,机械能转化为化学能过程的结束。

    3)在机械力的作用下,橡胶内部生热加速了氧化反应。橡胶在反复变形时,产生滞后现象,引起内耗,从而使橡胶内部生热,于是加速了橡胶的氧化链反应。

    4)在疲劳过程中,加速了橡胶的臭氧龟裂。橡胶在周期性变形的疲劳老化过程中,伴随着出现臭氧龟裂现象,此现象在高温条件下则更为显著。如高速行驶的汽车轮胎,其表面产生的龟裂,就是在疲劳过程中发生臭氧老化的结果。

    对于橡胶疲劳老化的防护,是在胶料中加入一种屈挠-龟裂抑制剂,其主要作用是提高橡胶在其疲劳过程中结构变化的稳定性,特别是在高温条件下,这种抑制剂能够减缓应力活化所产生的氧化反应和臭氧化反应。有效的抑制剂大多是一些酮和芳胺的缩合物(如防老化剂AW、BLE等)和对苯二胺类的防老剂。在胶料配方设计时,也常采用抗氧剂和抗臭氧剂并用,这也会对疲劳老化的防护产生良好的效果。

    三、橡胶的断裂特性

    在橡胶加工的工艺过程中,其流变性质主要是橡胶的粘度、弹性记忆和断裂过程中的力学特性,简称为断裂特性。从橡胶材料的本质来讲,加工性能的变化,主要是由于胶料的相对分子质量、相对分子质量分布和长支链支化作用的结果。到目前为止,人们对橡胶的断裂特性的研究主要集中在炼胶这一工艺过程中。

    在炼胶加工过程中,胶料发生着大形变和小形变,因此,其形变并非平缓和稳定,而是有屈服流动与破裂,在加工条件下的形变,还常常超过其断裂极限。橡胶胶料的许多基本流变特性并不能说明生橡胶的断裂特性,于是就采用了“干酪状”和“橡胶状”等术语来描述其断裂特征。根据经验可知,“干酪状”或“破棉絮状”的胶料难以进行塑炼和混炼,炭黑补强-填充剂不易分解。有的观点认为,加工性能好的橡胶,应是塑性和弹性适当结合的胶料。虽然人们对硫化胶进行过不少的断裂分析,但却很少有人去对生橡胶进行断裂分析。

    在外国,托基塔(To Kita)等人则对生橡胶的断裂过程从力学角度作了非常重要的研究,并吧断裂特性与生橡胶的加工性能和分子结构特征联系起来。简而言之,生橡胶的断裂特性主要是扯断伸长率、弹性和塑性。橡胶在工业应用中,以测定生橡胶的拉伸强度和扯断伸长率这两个力学参数来表征其断裂过程。

    橡胶的断裂特性与其分子结构有着如下的关系:相对分子质量分布宽,其加工工艺性就好;如果相对分子质量分布窄,那么,随着相对分子质量的增大,弹性就增高。这对橡胶来说就显得干涩,没有粘性,会在炼胶机辊距处被压成碎片和碎渣,很难加工;分子链支化程度增加,则弹性增大,加工困难。可以说,橡胶的相对分子质量、相对分子质量分布和分子链支化程度是生橡胶断裂特性的主要影响因素,而断裂特性则是影响炼胶加工工艺性能的主要因素。

 

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