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)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; 三是發展優良的穩定劑。
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、較高的熱分解穩定性和良好的熱化學穩定性的橡膠,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、化學穩定的硫化體系。交聯鍵的鍵能越大,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硫化體系之間,交聯鍵為各占一定比例的單硫、雙硫、多硫鍵。不同交聯鍵的熱穩定性按如下, 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,較高的交聯效率。
樹脂硫化體系也具有較好的熱穩定性。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定的一C一C一交聯鍵,幾乎不產生硫化返原現象,對熱、機械作用的穩定性要一C一S— C一型或一C一S2 — C一型交聯鍵髙,具有好的耐熱性能硫化膠在150℃熱老化120h,交聯密度沒有太大變化,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網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高溫下穩定;②揮發性小;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、丁基橡膠與環烷油的相容性好,常被選用,缺點是環烷油的揮發分稍高,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。