低透氣性橡膠配方設計
       氣體透過材料的性質稱為氣體透過性,簡稱透氣性。充氣輪胎的內胎、輸送氣體的膠管和某些密封制品,均要求透氣性低,氣體難以通過。透氣機理是基于高壓側的氣體分子溶解,擴散于橡膠中,由低壓側逸散的過程。氣體在橡膠中透過一般要經過溶解,擴散、蒸發三個過程、過程的第一階段是氣體被聚合物表面層吸附(溶解);第二階段是被吸收或溶解的氣體在聚合物內部進行擴散;第三階段是穿過聚合物的氣體在另一側解吸出來。所以橡膠的透氣率與氣體在橡膠中的溶解度、擴散速度、橡膠制品的表面積及經過的時間成正比,而與制品的厚度成反比,當橡膠制品的結構尺寸確定后,透氣性主要取決于氣體在橡膠中的溶解度和擴散速度。橡膠發泡劑生產廠家歐文新材料為您提供最優質的產品及服務。
       氣體在橡膠中的溶解度,與氣體的分子結構和橡膠的分子結構有關。一般,沸點高的氣體容易溶于橡膠中;在化學組成上與橡膠相近的氣體溶解度也較大。氣體在橡膠中的擴散性,則與氣體分子的質量、體積大小、形狀和化學性質以及橡膠的結構性質有關。氣體的透過率(透過系數)P=SD(S為溶解度;D為擴散系數)。D值隨氣體分子體積、長度的增大而減小,尤其是氣體分子呈不規則的分支形態時,D值減少就一定分子大小的氣體而言,在橡膠中的擴散系數隨橡膠分子鏈間的距離增大而增大。含有極性基團的極性橡膠,因其分子間的吸引力大,分子鏈之間的空隙小,因而能有效地阻止氣體分子的擴散。當橡膠分子鏈上含有大側基時,空間位阻較大,也能阻礙氣體分子擴散。因此這兩類橡膠的擴散系數都比較低。結晶性橡膠,因結晶時分子鏈排列緊密有序,所以氣體也不易透過。
1.膠的選擇
       極性橡膠如丁腈橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠等都有很好的耐氣體透過性。分子鏈側基體積較大的橡膠,如丁基橡膠、聚異丁烯橡膠,其耐透氣性很優越。而玻璃化溫度T。低、分子鏈柔性好、鏈段易于活動的橡膠,如硅橡膠、順丁橡膠、天然橡膠,其透氣性則較大用能夠使大分子鏈段活動性降低的基團,代替硅原子上的部分甲基,可使硅橡膠的透氣系數降低。例如氟硅橡膠對H2、N2、O2和CO2的透過系數,比硅橡膠小23-4/5綜上所述,要求透氣性小的橡膠制品,應選用側基位阻較大的丁基橡膠、聚異丁烯橡膠CN以及極性較大的均聚氯醚橡膠、高丙烯腈含量的丁腈橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠和環氧化天然橡膠。
2.其他配合體系
      在進行低透氣性橡膠配方設計時,除選用透氣性小的橡膠之外,在其他配合體系的選擇上應注意以下幾點。
①高交聯密度,增加硫化膠的致密性,可使透氣過程的活化能增大,使氣體難以透過因此,應適當增加硫黃用量,提高硫化程度。
②填充劑的影響比較復雜,但在大多數情況下,加入填充劑能使透氣性減小,具有片狀結構的無機填料,如云母粉、滑石粉、石墨等,比球形粒子填料更能有效地降低透氣性只是這類填料對其他性能有不利的影響。增加填料用量,相當于降低了硫化膠中橡膠的體積分數,有助于提高硫化膠的耐透氣性。
③加入增塑劑會增大硫化膠的透氣性。例如,丁腈橡膠、氟橡膠、三元乙丙橡膠的硫化膠,即使在油中有很少量的溶脹(2%),也會使氮氣和氨氣的透過性增加1~2倍。充油丁苯橡膠的透氣性,比不充油的一般丁苯橡膠大。膠料中加入凡士林油時,氮氣的透過性變大。因此,低透氣性橡膠應盡量少用增塑劑和操作油等,因其用量增加時,透氣性會顯著增大。
④無論是生膠或配合劑都不應含有雜質。因為這些雜質會造成制品內部和表面的缺陷,嚴重損壞氣密性,所以混煉膠應過濾后方可使用。同樣的理由,所有配合劑特別是填充劑在膠料中要分散均勻,不能有結團現象,否則將使硫化膠的透氣性增大。
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