Улучшение прочности на растяжение резиновых материалов - 48 методов

Улучшение прочности на растяжение резиновых материалов - 48 методов

Введение

Прочность на растяжение является фундаментальной механической собственностью в резиновой промышленности. Этот экспериментальный параметр измеряет максимальную прочность вулканизированного резинового соединения. Даже если резиновый продукт никогда не будет вытягиваться вблизи его максимальной прочности на растяжение, многие пользователи резиновых изделий по -прежнему считают его важным показателем общего качества соединения. Таким образом, прочность на растяжение является очень общим свойством спецификации.

В этой статье представлены различные экспериментальные программы о том, как улучшить прочность на растяжение.

Следует отметить, что: во -первых, эти обобщенные экспериментальные схемы, представленные в этой статье, могут не применимы к каждому конкретному случаю; Во -вторых, любая переменная, которая может улучшить прочность на растяжение, определенно повлияет на другие свойства. Следовательно, инженерам и другим разработчикам необходимо тщательно рассмотреть каждую ситуацию, чтобы сделать лучшую программу улучшения прочности на растяжение.

Ниже приведены 48 способов повышения прочности на растяжение:

1. Общие принципы
для достижения наивысшей прочности на растяжение, как правило, рекомендуется начать с эластомеров, способных к кристаллизации, вызванной деформацией, такими как натуральный каучук (NR), каучук хлорпропрена (CR), изопрен-резин (IR), гидрогенизированный нитрильный каучук (нитрильный каучук (нитрильный каучук (нитрильный каучук (NR) (CR), изопрен-резин (IR), гидрогенизированный нитрильный каучук (CR), гидрогенизированный нитрильный каучук (нитрильный каучук (CR) (IR), гидрогенизированный нитрильный каучук (них HNBR), или полиуретан (PU).

2. Натуральный каучук натурального каучука
натурального каучука, как правило, демонстрируют более высокую прочность на растяжение по сравнению с комплексными соединениями с хлорпропреном. Среди различных сортов натурального каучука ребристый копченый лист № 1 (RSS-1) предлагает самую высокую прочность на растяжение. В заполненных углеродами соединениями ребристый копченый лист № 3 (RSS-3) может обеспечить более высокую прочность на растяжение, чем RSS-1.
Для соединений натурального каучука использование химических пластификаторов (пептизаторов), таких как дибензамидо дифенил дисульфид или пентахлортиофенол (PCTP), следует избегать, поскольку они могут уменьшить прочность на растяжение соединения.

3. Хлоропреновая резина (CR)
-хлорплопрореация (CR) представляет собой кристаллизующий резин, вызванный деформацией, который может придать высокую прочность на растяжение соединениям даже без наполнителей. На самом деле, уменьшение содержания наполнителя может иногда повысить прочность на растяжение. Более высокая молекулярная масса CR может обеспечить большую прочность на растяжение. Модифицированный сульфонатом хлорпробреновый резин может улучшить как прочность на растяжение, так и удлинение при перерыве.

4. Стирол-бутадиеновый резин (SBR)
-полимеризованный SBR, продуцируемый при низких температурах (5 ° C), как правило, придает более высокую прочность на растяжение соединениям по сравнению с высокотемпературной (50 ° C) эмульсионной полимеризированной SBR. Как правило, эмульсионная полимеризованная SBR демонстрирует более высокую прочность на растяжение, чем раствор-полимеризованный SBR. Когда общее содержание масла в соединении сохраняется постоянным, замена SBR, не вытянутого нефти, SBR с увеличенным маслом SBR может привести к более высокой прочности растяжения.

5. Нитриловая резина (NBR)
NBR с высоким содержанием акрилонитрила (ACN) может придать более высокую прочность на растяжение соединению. NBR с узким молекулярным распределением имеет тенденцию обеспечивать более высокую прочность на растяжение. Когда содержание акрилонитрила (ACN) достигает 41% (по массовой фракции), прочность на растяжение соединения NBR значительно улучшается.

6. Влияние молекулярной массы
с использованием NBR с высокой вязкостью Муни и высокой молекулярной массой может придать более высокую прочность на растяжение соединению.

7. Карбоксилированные эластомеры
рассматривают возможность замены не карбоксилированного NBR на карбоксилированный XNBR и не карбоксилированный HNBR на карбоксилированный XHNBR, так как это может улучшить прочность на растяжение соединения.
Карбоксилированный NBR, составленный с соответствующим количеством оксида цинка, может обеспечить более высокую прочность на растяжение по сравнению с традиционным NBR.
Гидругенизирующий карбоксилированный нитрильный каучук (XNBR) с образованием HXNBR может значительно повысить прочность на растяжение как при комнатной температуре, так и при повышенных температурах.

8. Этилен пропилен-диен-мономер (EPDM)
с использованием полукристаллических классов EPDM (с высоким содержанием этилена) может придать более высокую прочность на растяжение соединению. EPDM с высокой молекулярной массой также демонстрирует более высокую прочность на растяжение.

9. Катализаторы EPDM
Применение технологии ограниченного геометрического катализатора (CGC) в полимеризации привело к развитию сортов EPDM с высоким содержанием этилена и высокой кристалличностью. Эти специальные оценки EPDM могут придать более высокую прочность на растяжение вулканизированным соединениям. Поддерживая постоянное содержание этилена и заменив больший пропилен на этилиден -норборнен (ENB), EPDM, производимая с использованием этой технологии катализатора, все еще может сохранять высокую прочность на растяжение.
Включение фуллерена C60 в EPDM и отверждение при ультрафиолетовом свете могут производить соединения с более высокой прочностью растяжения по сравнению с те, которые лечат с DCP.

10. Реактивная EPDM
в смесях с NR, замена немодифицированного EPDM на 2% (по массовой фракции) малеиновой ангидрид-модифицированной EPDM может улучшить прочность на растяжение смесей NR/EPDM.

11. Газофазной EPDM
Выбор газофазного полимеризованного EPDM с высоким содержанием этилена и сверхнизкой вязкостью Муни может обеспечить более высокую прочность на растяжение в соединениях даже при высокой нагрузке. Сообщалось, что высокое содержание этилена может придать более высокую прочность на растяжение вулканизированным соединениям.

12. Гель
-синтетические каучуки, такие как SBR, обычно содержат стабилизаторы. Однако при смешивании соединений SBR при температуре выше 163 ° C могут образоваться свободные гели (которые могут быть смешаны) и плотные гели (которые не могут быть смешаны или растворены в определенных растворителях). Оба типа гелей могут уменьшить прочность на растяжение соединения. Следовательно, важно тщательно контролировать температуру смешивания SBR.

13. Вулканизация
Важным способом достижения высокой прочности на растяжение является оптимизация плотности сшивки, избежать приема и предотвращения образования пор во время вулканизации из-за недостаточного давления или использования летучих компонентов.
В натуральных резиновых соединениях замена MBS или TBBS на Accelerator CBS может обеспечить более высокую прочность на растяжение и удлинение при разрыве.
Для специальных резиновых соединений, таких как гидрогенизированный карбоксилированный нитрильный резин (HXNBR) или фторуруббер, вторичный процесс вулканизации может использоваться для повышения прочности на растяжение.

14. Вулканизация давления на вулканизация
на продукты вулканизируется в автоклаве, постепенно снижая давление до конца вулканизации, не сможет предотвратить образование пор и результирующее снижение прочности растяжения. Это известно как 'Повышенное вулканизация давления. '

15. Время и температура вулканизации
с использованием низкотемпературной, давняя вулканизация может образовывать полисульфидную сеть, достичь более высокой плотности сшивки серы и в конечном итоге привести к более высокой прочности растяжения.

16. Обработка
избегает загрязнения различных соединительных агентов и базовых каучуков и предотвращает введение примесей во время обработки.

17. Соединения полиуретановых эластомеров
, основанные на полиуретанах полиэфира и полиэфира, могут демонстрировать очень высокую прочность на растяжение. Для двухкомпонентных литых полиуретанов, регулировка соотношения отвержденного агента может повысить прочность на растяжение.
В определенных приложениях выбор полиуретана типа полиэстера может предложить преимущества для повышения прочности на растяжение.
Смешивание полиуретана с традиционными каучуками также может улучшить прочность на растяжение.

18. Силиконовая резина,
чтобы обеспечить высокую прочность на растяжение, силиконовую резину или резинку из фторсиликона не следует выбрать.

19. Этилен-акрилатный резин (AEM)
для резины AEM, используются тройные сополимер, традиционные системы вулканизации на основе диамина, такие как карбамат тетрамина гексаметилена (HMDC) и дифенилгуанидин (DPG). Добавление дикумильного перекиси (DCP) и 1,2-полибутадиена (Ricon 152) может улучшить прочность на растяжение соединения.

20. Силиконовая резина/EPDM,
замена традиционной силиконовой резины на новую комбинацию силиконовой резины/EPDM, может повысить прочность на растяжение.

21. Реактивная полибутадиеновая резина (BR)
для карбоксилированного полибутадиенового каучука (BR) с приблизительно одной карбоксильной группой на 100 атомов углерода на основной цепи, окислительное сшивание в сочетании с традиционной вулканизацией серы может придать более высокую прочность на растяжение. Это связано с тем, что соединение становится эластомером иономера ', где ионные сшивки образуют наноразмерные домены.

22. Смешивание
улучшения дисперсии усиливающих наполнителей, таких как углеродный черный, с помощью лучших методов смешивания, может повысить прочность на растяжение. В то же время избегайте введения примесей или плохо рассеянных больших частиц.
Осторожно, используя обработку СПИДа, дисперсия наполнителей в соединении может быть улучшена, увеличивая прочность на растяжение соединения.

23. Смешивание фазы
сообщалось, что для смесей SBR/BR, увеличение содержания углерода в фазе SBR за счет технологии смешивания фазы может снизить прочность на растяжение соединения.
Другие сообщения предполагают, что для смесей NR/BR технология смешивания фазы может увеличить содержание углерода в фазе BR, тем самым улучшая прочность на растяжение смеси.
Однако некоторые исследования показали разные результаты. Hess Research также обнаружило, что если углеродное черное сосредоточено в фазе NR, прочность на растяжение значительно снизится.
В резиновых смесях добавление эффективных совместителей (таких как диблочные сополимеры) может улучшить прочность на растяжение соединения.
Соединения часто представляют собой смеси нескольких каучуков с различными параметрами растворимости, что приводит к непрерывным и прерывистым фазам в микроструктуре смеси. Аффинность углеродного черного для разных каучуков сообщается следующим образом:
br> sbr> cr> nbr> nr> epdm> ir.
По технологии смешивания фазы распределение углеродного черного в разных фазах можно эффективно контролироваться, тем самым оптимизируя прочность на растяжение.

24. Смешивание
NR с полиоктеномером может достичь относительно высокой прочности на растяжение, хотя он не такой высокий, как у полиуретана.

25. NR/IR-смеси.
Хотя высокая молекулярная масса оказывает положительное влияние на прочность на растяжение и удлинение при разрыве, вызванная деформацией кристаллизация в изопреновом каучуке с высоким CIS (IR) и натуральным каучуком (NR) может значительно повысить эти свойства.

26. Смеси NR/EPDM
с использованием комбинированной системы вулканизации серы/пероксида для совместной работы смесей NR/EPDM могут улучшить свойства. Натуральный каучук придает более высокую прочность на растяжение соединению.

27. Смеси NBR/PVC.
Сообщалось, что медленно добавление определенного количества обработанного полиуретанового эластомера в соединения на основе NBR/PVC может эффективно улучшить прочность на растяжение.
В другом сообщении предполагается, что добавление SBR 4503 (термически полимеризованный эмульсионный полимер, содержащий 30% стирола в результате массовой фракции, сшитый дивинилбензолом) в смеси NBR/PVC, может повысить прочность на растяжение.

28. TPV (термопластичные вулканизаты)
Прочность на растяжение термопластичных вулканизатов (TPV) получена из сильно сшитой резиновой фазы. TPV, приготовленный динамической вулканизацией, содержит резиновую фазу с высокой плотностью сшивки, что приводит к высокой прочности растяжения.
В TPV сшитая резиновая фаза должна состоять из чрезвычайно мелких частиц диаметром менее 1 мкм, чтобы положительно способствовать прочности растяжения. Эти сшитые частицы должны быть равномерно рассеиваться по всей матричной фазе. Следовательно, для соединений TPV важно выбрать те, которые с мелко диспергированными резинами для улучшения прочности на растяжение.
Термопластичные эластомеры часто являются анизотропными, особенно те, которые содержатся в инъекциях при высоких скоростях сдвига, и их прочность на растяжение зависит от направления потока обработки.

29. Резиновый порошок
Если в качестве наполнителя используется резиновый порошок, следует выбрать резиновый порошок с высокой сеткой, чтобы избежать значительного снижения прочности на растяжение. Чем лучше частицы резинового порошка, тем меньше прочность на растяжение уменьшается.
Избегайте использования порошка из наземной резиновой шины (GRT) в соединениях шин, так как он может значительно снизить прочность на растяжение. Кроме того, большие размеры частиц резинового порошка вызывают более серьезное снижение прочности на растяжение.

30. Наполнители
для наполнителей, таких как углеродный черный или кремнежный, выбор меньших размеров частиц и более высокие площади поверхности может эффективно улучшить прочность на растяжение.
Подумайте о том, чтобы использовать небольшое количество углеродных нанотрубок и обеспечить их равномерную дисперсию значительно повысить прочность на растяжение.
Наноглизы (например, монмориллонит), модифицированные органическими поверхностно -активными веществами, могут улучшить прочность на растяжение соединений EPDM.
Правильный выбор наноглистов, таких как модифицированный монмориллонит, может повысить прочность на растяжение соединений натурального каучука.

31. Углеродный черный,
чтобы обеспечить хорошую дисперсию углеродного черного, его нагрузка должна быть оптимизирована для улучшения прочности на растяжение. Углеродные черные частицы меньшего размера имеют более низкие оптимальные нагрузки. Увеличение площади поверхности углеродного черного и улучшение его дисперсии с помощью расширенных циклов смешивания может повысить прочность на растяжение.
Добавление шарикового диапазона углерода в черный в натуральный каучук латекс перед коагуляцией и последующего смешивания приводит к более высокой прочности растяжения по сравнению с непосредственным добавлением углерода к внутреннему миксеру.
Замена небольшого количества углеродного черного нанотрубками Halloysite, обеспечивая при этом равномерную дисперсию, может улучшить как прочность на растяжение, так и удлинение при перерыве.

32. Кремнежный
выбор кремнезема с высокой площадью поверхности может эффективно улучшить прочность на растяжение. Если используется кремнеземной, обработанной силовой связью, прочность на растяжение может быть дополнительно повышена.

33. Роль не устроенных наполнителей
для достижения высокой прочности на растяжение, использование неинфиркирующих или инертных наполнителей, таких как глина, карбонат кальция, тальк, мел и кварцевый песок, следует избегать.

34. Клэй.
Чтобы улучшить прочность на растяжение соединений, заполненных глиной, рекомендуется обработать глину с помощью велосипедных муфт.

35. Роль масел.
Для достижения высокой прочности на растяжение использование пластификаторов должно быть сведено к минимуму.

36. Сера
В вулканизации соединений NBR традиционная сера трудно рассеять равномерно. Следовательно, использование серы, обработанной карбонатом магния, в полярных каучуках, таких как NBR, может улучшить дисперсию. Плохая рассеяние вулканизирующих агентов может серьезно повлиять на прочность на растяжение.

37. Ускорители вулканизации
гарантируют, что размер частиц ускорителей достаточно мал (менее 100 мкм), чтобы избежать значительного негативного воздействия на прочность на растяжение.
Если резиновые химические вещества с высокими точками плавления (например, MBT, которые плавят при 167–179 ° C, обычно выше, чем температура разряда внутреннего миксера), они не являются тонкими, они могут снизить прочность на растяжение и повлиять на срок службы резиновых продуктов Полем Это связано с тем, что крупные частицы ускорителей могут привести к гетерогенному распределению сшитой сети. Некоторые сообщения также предполагают, что чрезмерно небольшие частицы ускорителя могут снизить прочность на растяжение примерно на 10%.
Рассмотрим использование ускорителей лабораторного уровня, таких как бис (диизопропилфосфорил) дисульфид (DIPDIS), который при синергетическом использовании с ускорителями тиазола может обеспечить NR-соединения с более высокой прочностью растяжения.

38. Полисульфидные сшитые сети
с использованием обычной системы вулканизации приводят к сшитой сети, в которой преобладают полисульфидные связи, в то время как эффективная система вулканизации (EV) создает сеть, в которой преобладают моносульфидные и дисульфидные связи. Первый может обеспечить более высокую прочность на растяжение в соединении.

39. Вулканизация каучука хлорпропрена
для соединений с хлорплопреновым каучуком, используя этилен -тиорию в качестве вулканизирующего агента, обеспечивает соответствующие потребности в безопасности и здоровье при повышении прочности на растяжение.

40. Пероксидная вулканизация,
замена традиционных соединений пероксидных перекиси, смешанных с инертными наполнителями с пероксидами типа MasterBatch, может улучшить свою дисперсию в соединении, что приводит к более равномерным физическим свойствам.
Цинк-акрилат, как агент по совместному переселению (например, Saret® 633), иногда используется в системах вулканизации пероксида для повышения прочности на растяжение.
Для систем вулканизации пероксида, использование совместных скрещивающихся агентов для увеличения ненасыщенности системы может улучшить плотность сшивки. Это связано с тем, что абстракция водорода доминирует в сшивании в насыщенных полимерах, в то время как радикальное сшивание более эффективно в ненасыщенных системах. Совместные агенты могут вводить различные типы сшитых сетей, тем самым улучшая прочность на растяжение.

41. Антиоксиданты
Во многих случаях добавление антиоксидантов в начале цикла смешивания может эффективно смягчить влияние смешивания на структуру и молекулярную массу соединения.

42. Соединения
в неинсорсирующем заполнителе, соединения SBR, NBR или CR с низкой нагрузкой, NBR или CR, добавление 15–25 частей (по весу) углеводородных смол, таких как угольная смола, может эффективно улучшить прочность на растяжение.

43. Ориентация
Растягивающие свойства вулканизированного каучука, особенно термопластичные эластомеры, значительно подвержены ориентации и анизотропии.

44. Двойная сеть сшивания
, когда пластики растягиваются во время обработки, ориентации и анизотропии. После охлаждения ниже температуры плавления или температуры стекла, анизотропные свойства повышаются.
Однако резина ведет себя совершенно по -другому. Как правило, любая ориентация, вызванная во время обработки, уменьшается и исчезает после завершения процесса.
Тем не менее, двойная сеть сшивания »во время вулканизации - это метод для введения постоянной ориентации в соединении.
Во -первых, первичная сеть формируется посредством света или частичной вулканизации. Это слегка вулканизированное соединение затем растягивается до удлинения α0 с последующей дальнейшей вулканизацией. После второй вулканизации соединение высвобождается. Во время этого выпуска вторичная сеть сшивания предотвращает отказ от первичной сети, что приводит к остаточному удлинению αR в вулканизированной резине. По сравнению с традиционными однослойными сетями сшивания сшивки, образцы в форме гантелей, разрезанные вдоль направления растяжения, демонстрируют более высокую прочность на растяжение.

45. Волокна
среди различных волокон, используемых для повышения прочности растяжения, невозобновляемых лигноцеллюлозных волокон с соотношением сторон в диапазоне от 100: 1-200: 1, обработанные резорцино-формальдегид-винилпиридиновым адгезивами, являются хорошим выбором. Сообщалось, что добавление арамидных волокон в соединение может эффективно улучшить прочность.

46. ​​Иономеры
в металлических соединениях EPDM, добавление стеарата цинка в качестве иономера, может значительно повысить прочность на растяжение, даже сравнимое с полиуретановыми эластомерами.

47. Ионная сеть сшивания сшивки.
Сообщалось, что ионически сшитые соединения демонстрируют более высокую прочность на растяжение, потому что точки сшивания могут скользить и двигаться, не будучи разрывавшимися.

48. Кристаллизация напряжений,
включающая стресс-кристаллизацию натурального каучука и хлорплопрена в соединении, поможет улучшить прочность на растяжение.

Заключение

В статье приведено подробное введение в 48 методов улучшения прочности растягивания резиновых материалов, охватывающих различные аспекты, такие как выбор подходящих эластомеров, оптимизация процессов вулканизации, улучшение дисперсии наполнителя и использование специальных добавок. Эти методы применимы не только к общим резиновым материалам, таким как натуральный каучук, каучук хлорпропрена и нитриловый резин, но и к специальным каучукам, таким как полиуретан и силиконовая резина. В практических приложениях инженеры должны всесторонне рассматривать различные факторы, основанные на конкретных требованиях для достижения наилучших результатов повышения прочности на растяжение.

При производстве резиновых изделий, в дополнение к прочности растяжения, задержка пламени также является критическим показателем во многих сценариях применения. Компания Yinsu Flame Saturnard предлагает различные галогеновые огнезащитные эффекты, специально разработанные для резины, такие как Red Phosphorus Flame Starbant, EP-80, XJ-A2 и XJ-85M. Эти огнестойкие не только эффективно повышают пламени -замедлительные свойства резины, но и соответствуют строгим требованиям пожарной безопасности, сохраняя при этом прочность на растяжение. По сравнению с галогенными огнестойчанными эффектами, эти продукты более конкурентоспособны затратами. Рационально выбирая и применяя эти огнезащитные характеристики, общая производительность резиновых изделий может быть дополнительно улучшена, удовлетворяя различные рыночные потребности.