橡膠部分補充資料

1、橡膠的特性：1高彈性是橡膠材料的獨有特征，因此橡膠也被稱為彈性體 。 橡膠的高彈性本質是由大分子構象變化而來的熵彈性。 高彈性材料的表現(xiàn)是，在外力作用下具有較大的彈性變形，最高可達1000，除去外力后變形很快恢復。2. 什么是橡膠? ASTM D1566中定義: 橡膠是一種材料，它在大的形變下能迅速而有力恢復其形變，能夠被改性。 橡膠是一種高分子彈性化合物，其分子量一般都在幾十萬以上，有的甚至達到100萬左右。 橡膠區(qū)別于其他工業(yè)材料的最主要標志是它在很寬的溫度范圍（-50150）內具有極為優(yōu)異的彈性。其彈性模量為24MPa，約為鋼材的1/30000。例如伸長率可達100%10000%，一般工

2、業(yè)材料（如金屬、玻璃）則小于1%。 3. 橡膠獨特的網(wǎng)絡結構 生膠即尚未交聯(lián)的橡膠，由線形大分子或帶支鏈的線形大分子構成。未硫化的橡膠低溫下變硬，高溫下變軟，沒有保持形狀的能力且力學性能較低，基本無使用價值； 硫化膠：橡膠必須經(jīng)過硫化，形成網(wǎng)絡結構，才有使用價值。高性能輪胎是當前國內外橡膠工業(yè)的發(fā)展方向：高性能輪胎對輪胎的性能提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在三個方面：安全性抗?jié)瘢ū┗托旭偡€(wěn)定性；經(jīng)濟性低的滾動阻力和高的耐磨性，降低油耗減少廢氣排放量；舒適性低噪聲和減震，乘坐舒適。 滾動阻力和濕滑性與材料粘彈性的相關性：1. 滾動阻力的概念 輪胎的滾動阻力主要來自：輪胎滾動行駛中反復變形而產生的

3、阻力；在行駛中，輪胎與路面產生的摩擦阻力；輪胎行駛中遇到的空氣阻力。 總起來說，輪胎阻力已占到汽車全部阻力的1/3以上。 在輪胎膠料的滯后損失中，胎面膠占到輪胎總滾動損失的25 50，因此，胎面膠材料設計對降低輪胎的滾動阻力是非常有效的。由于輪胎反復變形引起橡膠材料的滯后損失，即單位體積的橡膠材料在每一變形周期中所損耗的功為：WE02tan 也就是說橡膠材料的滯后損失與其損耗因子tan是正比關系，故tan值可用來表征橡膠材料的滯后性能和滾動阻力。 研究表明，在一定頻率范圍內(1-110Hz)可用050左右的tan值表征材料的滾動阻力，tan值愈低表明滾動阻力愈小。 2、濕滑性的概念：汽車在路面

4、上的行駛行為依賴于輪胎與路面接觸區(qū)域內的摩擦作用，包括粘附摩擦和滯后摩擦。 研究表明，由于輪胎的滾動阻力主要產生在較低的頻率下（10-110Hz）； 而抗?jié)窕灾饕Q于運動頻率與路面的粗糙度，在室溫下其頻率約為104-107Hz。3、滾動阻力抗?jié)窕耘ctan 的相關性根據(jù)時溫等性效原理，將難以測量的高頻率折算成較低頻率（如1 Hz)下的溫度值，可得出： 滾動阻力取決于50-80下tan 的低值； 抗?jié)窕匀Q于200下的tan 的高值。天然橡膠的性能特點1）NR是一種結晶性高分子，在形變下易產生誘導結晶，具有很好的強度和加工性能；2）純膠硫化膠的拉伸強度為1725MPa，炭黑補強的硫化膠可達

5、2535MPa；3）具有高彈性，回彈率可達85以上，彈性伸長率可達1000；4）NR的不飽和度較高，化學性質較活波，耐老化性能較差。環(huán)氧化天然橡膠（ENR）ENR由于在分子鏈上引入極性的鍵，當引入的極性鍵的量達到一定的程度，NR分子鏈由非極性變?yōu)榱藰O性。 三元環(huán)的引入則使分子鏈變剛，隨著三元環(huán)的引入量的增加，使NR的分子鍵由柔性向剛性轉變，從而帶來一系列新的性質。 控制一定的環(huán)氧化程度，既能保持天然橡膠原來的力學性能和加工性能，又能明顯改善耐油性、氣密性及白炭黑的增強作用，是目前較熱門的改性品種。 實驗表明：1）ENR的主要物理性能與天然橡膠接近，優(yōu)于丁基橡膠。2）ENR的透氣性隨環(huán)氧化程度的

6、提高而下降，ENR50的透氣性接近丁基橡膠，而ENR75則低于丁基橡膠。3）耐油性則隨環(huán)氧化程度的增加而提高，ENR60的耐油性接近丁腈橡膠。溶液聚合丁苯橡膠溶聚丁苯橡膠（S-SBR）是使用烷基鋰催化體系在有機溶劑中進行的陰離子共聚合反應的產物。 與乳液聚合丁苯橡膠相比較，溶聚丁苯橡膠具有分子量分布窄、支化結構少、順式含量高和非橡膠成分低等特點。 特點：1）滾動阻力很小、抗?jié)窕院湍湍バ院?，適合制造子午線輪胎，有利于汽車節(jié)能降耗和安全性的要求。2）可根據(jù)用戶的需要進行膠種的分子設計與性能調整。 控制苯乙烯單體單元含量、順式1,4結構含量、反式1,4結構含量和乙烯基的含量，以及通過加入偶聯(lián)劑，使

7、分子鏈末端引入錫化物或氨基等含氮化合物進行偶聯(lián)改性。借此使輪胎獲得高抗?jié)窕浴⒌蜐L動阻力和優(yōu)異的綜合使用性能。3）溶聚丁苯橡膠透明性好，可用于各種淺色或彩色橡膠制品。填料對橡膠性能的影響橡膠/無機物納米復合材料是當前橡膠科學與技術的研究熱點Ø 納米材料是二十世紀后期崛起的一類具有劃時代意義的新材料。Ø 橡膠/無機物納米復合材料的主要特征是無機納米粒子至少有一維以納米尺寸（100nm）均勻分散在橡膠基體中。無機納米粒子的形態(tài)包括：顆粒狀、片層狀、線狀或管狀。Ø 橡膠/無機物納米復合材料不僅可對橡膠產生顯著的補強作用，還能改進橡膠的阻隔性、耐熱性、耐老化性、阻燃性及其

8、他性能或功能。溶膠與凝膠Ø 溶膠（Sol）是由孤立的細小粒子或大分子組成，分散在溶液中的膠體體系。當液相為水時稱為水溶膠（Hydrosol）; 當為醇時稱為醇溶膠（alcosol）。Ø 凝膠（Gel）是一種由細小粒子聚集而成三維網(wǎng)狀結構的具有固態(tài)特征的膠態(tài)體系，凝膠中滲有連續(xù)的分散相介質。 按分散相介質不同可分為水凝膠（Hydrogel）、醇凝膠（alcogel）和氣凝膠（aerogel）。 溶膠-凝膠化學：烷氧基金屬化合物(前驅體)，在酸(堿)催化劑的存在下，經(jīng)過水解、縮合反應(伴隨溶膠和凝膠的形成)，得到高度交聯(lián)的無機聚合產物，伴隨這一過程，若有機分子同時存在，并與無機

9、縮合，產物通過物理作用( 型)或化學鍵( 型)形成復合體系，就得到了所謂的有機-無機雜化材料。硅橡膠的結構特點： 分子主鏈由硅原子和氧原子組成（SiOSi），其側鏈主要是烷基、苯基、乙烯基、氰基和含氟基等。 硅橡膠是一種直鏈狀的高分子量的聚有機硅氧烷，分子量一般上萬。 具有較高的聚合度，但溶解度大，彈性低，機械強度差，不能直接應用。 常加入白炭黑，二氧化鈦作為補強劑，用過氧化物如過氧化二苯甲酰作硫化劑，進行混煉，成型、熱處理硫化，得到硅橡膠。 硅橡膠的性能特點： 1、耐高溫性： 由于分子主鏈由硅原子和氧原子構成的，因此具有無機高分子的特征。 SiO鍵的鍵能(370kJ/mol)比CC 鍵 (2

10、40kJ/mol)大得多，具有很高的熱穩(wěn)定性，高溫下分子的化學鍵不斷裂、不分解。 硅油的使用溫度可以超過200，硅橡膠使用溫度也可以達250以上。 2、耐候性 有機硅產品的主鏈為SiO鍵，無雙鍵存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有機硅產品在自然環(huán)境下使用一般都可達幾十年以上。 3、電氣絕緣性 有機硅有很好的疏水性，因此在濕態(tài)下使用具有高可靠的電氣絕緣性。 4、低表面張力和低表面能：超疏水涂料 5、良好的透氣性和生理惰性 在室溫下對空氣、氮、氧、二氧化碳等氣體的透氣率比NR高3050倍。 從生理性上看，聚硅氧烷類化合物是已知的最無活性的化合物中的一種，具有很好的耐生物老化，與動物機體無排異反應。高溫硫化硅橡膠 加成型和縮聚型 加成型液體硅橡膠(LSR)是硅橡膠中檔次