耐熱橡膠是指在高溫條件下長時間使用后,仍能保持原有力學性能和使用價值的硫化橡膠。耐熱橡膠常用橡膠熱老化前后性能變化量(如硬度)、性能變化率(如拉伸強度、伸長率)、性能保持率、性能積保持率(老化系數(shù))表示其力學性能的變化情況。
從耐熱橡膠配方設計方面,可通過以下方法提高膠料的耐熱性能:一是選擇耐熱和耐熱氧老化性能好的橡膠;二是選擇合適的硫化體系; 三是發(fā)展優(yōu)良的穩(wěn)定劑。
耐熱橡膠配方設計主要取決于選擇耐熱性能好的生膠品種。在進行耐熱橡膠的配方設計時,應根據(jù)橡膠的使用溫度和性能要求(耐介質、力學性能要求等)選擇生膠品種,盡可能提高橡膠本身的耐熱性和耐溫性。一般情況下,具有較高的黏流溫度、較高的熱分解穩(wěn)定性和良好的熱化學穩(wěn)定性的橡膠,耐熱性能較好。
實際應用中,一般耐熱性能的生膠選擇丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠;特殊耐熱性能的生膠選擇丁基橡膠、三元乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醇橡膠;耐200?300℃以上選硅橡膠、氟橡膠;耐300℃以上選用甲基乙烯基硅橡膠、氟醚橡膠等。
耐熱橡膠配方設計還要選擇產生鍵能高、化學穩(wěn)定的硫化體系。交聯(lián)鍵的鍵能越大,硫化膠的耐熱性越好。天然橡膠、丁苯橡交、丁腈橡膠等二烯類橡膠(氯丁橡膠除外)采用有效硫化體系或半有效硫化體系,硫化膠耐熱性高于硫黃硫化體系硫化膠。傳統(tǒng)的硫黃硫化體系(普通硫黃硫化體系)是高硫低促體系,硫用量不小 于2份,生成的交聯(lián)鍵大多為多硫鍵。有效硫化體系采用低硫(0.3?0.5份)高促(2?4份)配合或無硫配合(單用高效硫載體),生成的交聯(lián)鍵大多為單硫鍵和雙硫鍵。半有效硫化體系中硫黃和促進劑的用量介于有效硫化及傳統(tǒng)硫化體系之間,交聯(lián)鍵為各占一定比例的單硫、雙硫、多硫鍵。不同交聯(lián)鍵的熱穩(wěn)定性按如下, 順序排列:碳碳鍵>單、雙硫鍵>多硫鍵。
有機過氧化物是熱硫化硅橡膠的主要硫化劑,也可用于硫化含不飽和雙鍵的天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠,由于硫化膠的交聯(lián)鍵為C一C鍵,因此耐熱性好。常用過氧化二異丙 苯(DCP),用量2?6份,它具有中等硫化速率,較高的交聯(lián)效率。
樹脂硫化體系也具有較好的熱穩(wěn)定性。最常用的是丁基橡膠烷 基酚醛樹脂硫化,由于在硫化過程中能形成穩(wěn)定的一C一C一交聯(lián)鍵,幾乎不產生硫化返原現(xiàn)象,對熱、機械作用的穩(wěn)定性要一C一S— C一型或一C一S2 — C一型交聯(lián)鍵髙,具有好的耐熱性能硫化膠在150℃熱老化120h,交聯(lián)密度沒有太大變化,制品可以在150?170℃下使用。
金屬氧化物體系提供的耐熱性好于硫鍵的醚鍵,廣泛用于主鏈 的側向含氯和極性基團的膠種,如氯丁、氯磺化聚乙烯、羧基丁腈等。由于這些膠種含有活性很大的氯原子或基團,使硫原子無法與雙鍵反應。防護體系在耐熱橡膠中能起到抑制熱老化的作用,減輕 在熱氧條件下橡膠交聯(lián)網(wǎng)的受破壞程度或減緩催化氧化進程的速率,提高橡膠的耐熱老化作用。不同橡膠應選用不同的防老劑,通常選用高效耐熱型酮胺類和苯胺類防老劑(防老劑RD、 BLE、AP、D等)。
丁基橡膠選用胺類防老劑無顯著效果,但酚類防老劑〔如防老劑2246、 二烷基苯酚硫化物以及4,4'-亞甲基雙6-叔丁基鄰甲酚等〕明顯地提高了橡膠的耐熱性。氯丁橡膠宜用NBC防老劑。
無機填充劑比炭黑耐熱,在無機填料中對耐熱配合比較適用的白炭黑、活性氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁和硅酸鹽。在丁腈橡膠,炭黑的粒徑越小,硫化膠的耐熱性越低;白炭黑則可提高其耐熱性;氧化鎂和氧化鋁對提高丁腈橡膠的耐熱性有一定的效果。
制造耐熱橡膠,軟化增塑劑選擇原則是:①高溫下穩(wěn)定;②揮發(fā)性小;③軟化點高于使用溫度。
丁腈橡膠、氯醚橡膠可選用古馬隆樹脂、苯乙烯-茚樹脂、聚酯、液體丁腈橡膠。增塑劑中,酯類增塑劑的耐熱性較好,醚類、磷酸酯類和鹵代烴類次之。
三元乙丙橡膠、丁基橡膠與環(huán)烷油的相容性好,常被選用,缺點是環(huán)烷油的揮發(fā)分稍高,宜選用石蠟系高沸點操作油。對于耐熱的丁基橡膠,建議使用古馬隆樹脂的用量不超過5份,也可以使用10?20份凡士林或石蠟油、礦質橡膠和石油瀝青樹脂。乙丙橡膠通常采用環(huán)烷油和石蠟油作軟化增塑劑。
硅橡膠、氟橡膠一般不添加軟化增塑劑,氟橡膠有時為了改善加工性能,可采取并用少量低分子氟橡膠的辦法。
氯磺化聚乙烯橡膠可以采用酯類、芳烴油和氯化石蠟。以氯化石蠟為軟化增塑劑時耐熱性較好。以上就是耐熱橡膠配方設計的部分小知識分享了,希望對各位有所幫助哦。