改善天然橡膠(NR)板的低溫脆性,主要需從其分子結(jié)構(gòu)特性(高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg,約-60℃至-70℃)和結(jié)晶性入手。以下是常用方法:
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1. 添加增塑劑或軟化劑
- 作用機(jī)理:增塑劑分子插入橡膠分子鏈間,削弱鏈間作用力,增加鏈段活動(dòng)性,降低Tg。
- 常用物質(zhì):酯類增塑劑(如DOP、DOA)、液體低分子量橡膠、礦物油。
- 注意事項(xiàng):需平衡增塑效果與物理性能損失(如強(qiáng)度、耐磨性下降),并關(guān)注增塑劑遷移問(wèn)題。
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2. 調(diào)整硫化體系
- 優(yōu)化交聯(lián)密度:適當(dāng)降低硫磺用量或采用半有效硫化體系,減少多硫鍵比例(多硫鍵低溫下易脆斷)。增加單硫鍵(S-S)或碳-碳交聯(lián),提升低溫韌性。
- 使用低溫活化劑:如添加氧化鋅/硬脂酸復(fù)合體系,促進(jìn)硫化效率,避免高溫長(zhǎng)時(shí)間硫化導(dǎo)致分子鏈降解。
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3. 共混改性
- 與耐寒橡膠共混:如(NBR)、三元乙丙橡膠(EPDM)或硅橡膠(VMQ),利用其低Tg(EPDM的Tg約-60℃以下)抑制NR結(jié)晶。
- 比例控制:NR為主時(shí)添加20-30% EPDM,可顯著改善低溫性能,但需注意相容性和共硫化問(wèn)題(可添加相容劑如EPDM-g-MAH)。
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4. 添加防老劑
- 保護(hù):低溫脆性常伴隨氧化老化加劇,添加胺類(如IPPD)或酚類防老劑,防止分子鏈斷裂,維持鏈段柔韌性。
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5. 填充劑選擇
- 軟質(zhì)填料優(yōu)先:如白炭黑、碳酸鈣替代部分炭黑,減少剛性填料對(duì)鏈段運(yùn)動(dòng)的限制。
- 表面改性填料:用偶聯(lián)劑處理填料,提升分散性并減少應(yīng)力集中點(diǎn)。
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6. 分子結(jié)構(gòu)修飾
- 環(huán)氧化天然橡膠(ENR):引入環(huán)氧基團(tuán)抑制NR結(jié)晶,可將脆點(diǎn)降至-50℃以下,但需控制環(huán)氧度以避免交聯(lián)過(guò)度。
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注意事項(xiàng)
- 性能平衡:改善低溫脆性可能犧牲強(qiáng)度、耐油性或成本(如硅橡膠共混)。
- 應(yīng)用場(chǎng)景適配:汽車密封條需兼顧彈性與耐寒,而工業(yè)墊片可側(cè)重低溫指標(biāo)。
- 測(cè)試驗(yàn)證:需通過(guò)GB/T 1682(低溫脆性試驗(yàn))或ASTM D746等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試確認(rèn)效果。
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總結(jié):通過(guò)增塑劑、硫化優(yōu)化、共混改性等綜合手段,可顯著降低天然橡膠板的低溫脆性,但需根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景權(quán)衡配方設(shè)計(jì)。
