Factores que afectan a la compresión, la deformación permanente del caucho vulcanizado y su control
El conjunto de compresión es uno de los indicadores importantes de rendimiento de los productos de caucho. El tamaño del conjunto de compresión de caucho vulcanizado está relacionado con la elasticidad y recuperación del caucho vulcanizado. La elasticidad y la recuperación son dos propiedades interrelacionadas. Algunas personas a menudo piensan simplemente que la elasticidad del caucho es buena, su recuperación es rápida y su deformación permanente es pequeña. Esta comprensión no es suficiente. Cuando la deformación del caucho es causada por la extensión de la cadena molecular, su recuperación (o el tamaño de la deformación permanente) está determinada principalmente por la elasticidad del caucho; si la deformación del caucho va acompañada de la destrucción de la red y el movimiento relativo de la cadena molecular, esta parte puede considerarse irrecuperable, no tiene nada que ver con la elasticidad. Por lo tanto, todos los factores que afectan a la elasticidad y recuperación del caucho son factores que afectan la compresión y deformación permanente del caucho vulcanizado. Los factores que afectan la capacidad de recuperación del caucho incluyen la fuerza intermolecular (viscosidad), el cambio o destrucción de la estructura de la red y el desplazamiento intermolecular.
Elasticidad: La elasticidad del caucho indica la facilidad de rotación dentro de la cadena molecular del caucho y los grupos laterales, o la flexibilidad de la cadena molecular del caucho y el tamaño de la fuerza intermolecular. Para el caucho vulcanizado, su elasticidad también está relacionada con la densidad y regularidad de la red de reticulación. Elasticidad y deformación permanente a la tracción: a menudo decimos que el caucho natural tiene buena elasticidad, pero su deformación permanente a tracción suele ser muy grande. Esto se debe principalmente a la gran elongación del caucho natural, que causa daños en la red durante el proceso de elongación. Y el desplazamiento relativo de la cadena molecular es muy grande, el proceso de recuperación tras la fractura es largo y la parte irrecuperable aumenta. Si se compara la deformación permanente de elongación constante, la deformación permanente del caucho natural no es necesariamente muy grande. La elasticidad o resiliencia del impacto se mide bajo condiciones de carga constante (o energía constante). Su elasticidad está directamente relacionada con el grado de retacula o módulo de la vulcanización. Expresa la elasticidad y viscosidad del caucho (o absorción). comprensivo.
El conjunto de compresión se mide bajo condiciones de deformación constante, y su valor está relacionado con la elasticidad y capacidad de recuperación del caucho.
1. La elasticidad del caucho
1) El tipo de elasticidad del caucho depende de la dificultad de la rotación interna de la cadena molecular del caucho y del tamaño de la fuerza intermolecular. Por ejemplo, el caucho natural, el butadieno, el caucho butílico, el caucho de silicona, etc., se consideran cauchos con buena elasticidad.
2) El tamaño del peso molecular afecta al grado de curvatura de la cadena molecular y al número de extremos inútiles. El peso molecular es grande y la elasticidad es buena.
3) La composición química y estructura del caucho copolímero, el caucho estireno butadieno y el caucho nitrilo butadieno, con el aumento del contenido de estireno y acrilonitrilo, la elasticidad empeora. En el caucho etileno-propileno, la elasticidad es mejor cuando el contenido de propileno es del 40% al 50%. El copolímero formado en ese momento es un copolímero aleatorio. Si el contenido de etileno supera el 70%, se formará un bloque de etileno más largo. Es fácil formar cristales y hacer que el caucho de etileno propileno pierda su elasticidad.
2. El efecto de los rellenos de refuerzo sobre la elasticidad de los vulcanizados
Los rellenos de refuerzo no negro de carbono dañarán la elasticidad del caucho y aumentarán el conjunto de compresión. Esto está relacionado con el hecho de que las moléculas de caucho se deslizan por la superficie del relleno inactivo bajo tensión, y tras eliminar la tensión, la recuperación de la cadena molecular se ve dificultada. La aplicación de agentes acopladores puede mejorar considerablemente el impacto de los rellenos no reforzantes sobre la elasticidad de los vulcanizados (mejorar la dispersibilidad y la actividad superficial de los rellenos). La mayor parte de la literatura dice que con el aumento del tamaño de las partículas negras de carbono, la elasticidad del caucho vulcanizado se mejora, pero la influencia de la cantidad de relleno sobre la elasticidad del caucho vulcanizado a menudo se ignora. De hecho, varios productos de caucho tienen ciertos requisitos de dureza y resistencia. Por ejemplo, cuando se usa solo negro de carbono de baja refujación, la cantidad debe aumentarse, lo que también dañará la elasticidad y recuperación del caucho. En un caucho vulcanizado con cierta cantidad de deformación, la cantidad de deformación de la cadena molecular de caucho llena es mayor que la cantidad de deformación macroscópica, y el valor expandido es proporcional a la cantidad de relleno. El aumento en la cantidad de deformación también afectará el desplazamiento y recuperación de la cadena molecular del caucho, y aumentará la deformación permanente. El uso de agentes de refuerzo adecuados y procesos de mezcla apropiados puede obtener la estructura ideal del compuesto de caucho y obtener caucho vulcanizado altamente elástico.
3. Ablandadores y plastificantes
Los suavizantes y plastificantes no solo pueden aumentar la elasticidad del caucho (reducir la fuerza entre moléculas y aumentar la flexibilidad de las cadenas moleculares), sino también aumentar la movilidad de las cadenas moleculares. Sin embargo, estos dos efectos pueden ajustarse mediante una dosis razonable y el uso combinado de suavizantes y plastificantes, así como con técnicas de procesamiento adecuadas, para obtener un caucho vulcanizado con buena elasticidad. En algunas ocasiones, puede tener efectos especiales.
Cuarto, el efecto del grado de reticulación del caucho vulcanizado y la estructura del caucho vulcanizado sobre el conjunto de compresión
1) La influencia del grado de reticulación. Bajo el esfuerzo a largo plazo, se produce el desplazamiento relativo de la cadena molecular de la cadena de caucho, lo que resulta en relajación de la tensión. En algunos casos, incluso puede relajarse hasta cero. Una vez eliminada la tensión, la capacidad de recuperación de las moléculas de caucho se reducirá o incluso se perderá. Produce una deformación permanente. Un mayor grado de reticulación puede reducir el desplazamiento y la relajación de tensiones de las moléculas de caucho, mantener una mayor capacidad de recuperación y reducir el conjunto de compresión.
2) El efecto de la vulcanización El conjunto de compresión de caucho vulcanizado suele realizarse a una temperatura más alta. El efecto post-vulcanización del agente vulcanizante no consumido provoca que las moléculas deformadas de caucho queden unidas por los enlaces de reticulación recién formados, y la recuperación de las moléculas de caucho tras la eliminación del esfuerzo se ve dificultada, lo que resulta en una mayor deformación permanente. Este efecto post-reticulación es diferente del grado de reticulación mencionado en el punto 1.
3) Estructura reticulada y relajación química de tensiones El enlace reticulado de polisulfuro se oxida a alta temperatura durante mucho tiempo, y el enlace reticulado se rompe, lo que provoca relajación química y desplazamiento de la cadena molecular. Los enlaces cruzados rotos forman nuevos enlaces cruzados donde no hay fuerza. El aumento del conjunto de compresión causado por la relajación del estrés químico se debe a los efectos duales del desplazamiento de la cadena molecular y la dificultad de la recuperación de la cadena molecular. La solución es cambiar la estructura entrecruzada y fortalecer el efecto antioxidante.
5. Influencia de la deformación permanente por compresión a baja temperatura (coeficiente de resistencia al frío)
Los factores de la deformación permanente por compresión a baja temperatura del caucho vulcanizado aún pueden considerarse elasticidad y recuperación. La manifestación es la cristalización y vitrificación de la cadena molecular del caucho. La solución es: una es reducir la temperatura de transición vítrea del caucho; la otra es destruir la cristalinidad del caucho. Para las distintas variedades de caucho, las medidas tomadas son distintas. Por ejemplo, para caucho natural que es fácil de cristalizar, se pueden usar modificadores o vulcanización a alta temperatura para producir cierta cantidad de estructura trans y destruir su cristalinidad a baja temperatura. Para el caucho cloropreno y el caucho etileno-propileno, es necesario seleccionar las variedades que son difíciles de cristalizar y aplicar plastificantes resistentes al frío para reducir su temperatura de transición vítrea. Para el caucho nitrilo, se utilizan principalmente plastificantes resistentes al frío para reducir su temperatura de transición vítrea. A veces, se pueden emplear métodos poco convencionales para lograr el objetivo.
6. Deformación permanente por compresión de caucho vulcanizado de alta dureza (Sauer A75° a 90°)
La compresión permanente del caucho de alta dureza es relativamente pobre, porque para aumentar la dureza, se añade una gran cantidad de negro de carbono al caucho, lo que provoca que el contenido de caucho disminuya, la elasticidad disminuya y también el conjunto de compresión. En este caso, se puede considerar caucho en bruto con una viscosidad Mooney más alta, y negro de carbono de alta estructura para lograr un rápido aumento de dureza manteniendo un alto contenido de caucho. Por otro lado, también puede considerarse que aumenta la superposición del sistema de vulcanización. La forma de vincular la densidad.
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Elasticidad: La elasticidad del caucho indica la facilidad de rotación dentro de la cadena molecular del caucho y los grupos laterales, o la flexibilidad de la cadena molecular del caucho y el tamaño de la fuerza intermolecular. Para el caucho vulcanizado, su elasticidad también está relacionada con la densidad y regularidad de la red de reticulación. Elasticidad y deformación permanente a la tracción: a menudo decimos que el caucho natural tiene buena elasticidad, pero su deformación permanente a tracción suele ser muy grande. Esto se debe principalmente a la gran elongación del caucho natural, que causa daños en la red durante el proceso de elongación. Y el desplazamiento relativo de la cadena molecular es muy grande, el proceso de recuperación tras la fractura es largo y la parte irrecuperable aumenta. Si se compara la deformación permanente de elongación constante, la deformación permanente del caucho natural no es necesariamente muy grande. La elasticidad o resiliencia del impacto se mide bajo condiciones de carga constante (o energía constante). Su elasticidad está directamente relacionada con el grado de retacula o módulo de la vulcanización. Expresa la elasticidad y viscosidad del caucho (o absorción). comprensivo.
El conjunto de compresión se mide bajo condiciones de deformación constante, y su valor está relacionado con la elasticidad y capacidad de recuperación del caucho.
1. La elasticidad del caucho
1) El tipo de elasticidad del caucho depende de la dificultad de la rotación interna de la cadena molecular del caucho y del tamaño de la fuerza intermolecular. Por ejemplo, el caucho natural, el butadieno, el caucho butílico, el caucho de silicona, etc., se consideran cauchos con buena elasticidad.
2) El tamaño del peso molecular afecta al grado de curvatura de la cadena molecular y al número de extremos inútiles. El peso molecular es grande y la elasticidad es buena.
3) La composición química y estructura del caucho copolímero, el caucho estireno butadieno y el caucho nitrilo butadieno, con el aumento del contenido de estireno y acrilonitrilo, la elasticidad empeora. En el caucho etileno-propileno, la elasticidad es mejor cuando el contenido de propileno es del 40% al 50%. El copolímero formado en ese momento es un copolímero aleatorio. Si el contenido de etileno supera el 70%, se formará un bloque de etileno más largo. Es fácil formar cristales y hacer que el caucho de etileno propileno pierda su elasticidad.
2. El efecto de los rellenos de refuerzo sobre la elasticidad de los vulcanizados
Los rellenos de refuerzo no negro de carbono dañarán la elasticidad del caucho y aumentarán el conjunto de compresión. Esto está relacionado con el hecho de que las moléculas de caucho se deslizan por la superficie del relleno inactivo bajo tensión, y tras eliminar la tensión, la recuperación de la cadena molecular se ve dificultada. La aplicación de agentes acopladores puede mejorar considerablemente el impacto de los rellenos no reforzantes sobre la elasticidad de los vulcanizados (mejorar la dispersibilidad y la actividad superficial de los rellenos). La mayor parte de la literatura dice que con el aumento del tamaño de las partículas negras de carbono, la elasticidad del caucho vulcanizado se mejora, pero la influencia de la cantidad de relleno sobre la elasticidad del caucho vulcanizado a menudo se ignora. De hecho, varios productos de caucho tienen ciertos requisitos de dureza y resistencia. Por ejemplo, cuando se usa solo negro de carbono de baja refujación, la cantidad debe aumentarse, lo que también dañará la elasticidad y recuperación del caucho. En un caucho vulcanizado con cierta cantidad de deformación, la cantidad de deformación de la cadena molecular de caucho llena es mayor que la cantidad de deformación macroscópica, y el valor expandido es proporcional a la cantidad de relleno. El aumento en la cantidad de deformación también afectará el desplazamiento y recuperación de la cadena molecular del caucho, y aumentará la deformación permanente. El uso de agentes de refuerzo adecuados y procesos de mezcla apropiados puede obtener la estructura ideal del compuesto de caucho y obtener caucho vulcanizado altamente elástico.
3. Ablandadores y plastificantes
Los suavizantes y plastificantes no solo pueden aumentar la elasticidad del caucho (reducir la fuerza entre moléculas y aumentar la flexibilidad de las cadenas moleculares), sino también aumentar la movilidad de las cadenas moleculares. Sin embargo, estos dos efectos pueden ajustarse mediante una dosis razonable y el uso combinado de suavizantes y plastificantes, así como con técnicas de procesamiento adecuadas, para obtener un caucho vulcanizado con buena elasticidad. En algunas ocasiones, puede tener efectos especiales.
Cuarto, el efecto del grado de reticulación del caucho vulcanizado y la estructura del caucho vulcanizado sobre el conjunto de compresión
1) La influencia del grado de reticulación. Bajo el esfuerzo a largo plazo, se produce el desplazamiento relativo de la cadena molecular de la cadena de caucho, lo que resulta en relajación de la tensión. En algunos casos, incluso puede relajarse hasta cero. Una vez eliminada la tensión, la capacidad de recuperación de las moléculas de caucho se reducirá o incluso se perderá. Produce una deformación permanente. Un mayor grado de reticulación puede reducir el desplazamiento y la relajación de tensiones de las moléculas de caucho, mantener una mayor capacidad de recuperación y reducir el conjunto de compresión.
2) El efecto de la vulcanización El conjunto de compresión de caucho vulcanizado suele realizarse a una temperatura más alta. El efecto post-vulcanización del agente vulcanizante no consumido provoca que las moléculas deformadas de caucho queden unidas por los enlaces de reticulación recién formados, y la recuperación de las moléculas de caucho tras la eliminación del esfuerzo se ve dificultada, lo que resulta en una mayor deformación permanente. Este efecto post-reticulación es diferente del grado de reticulación mencionado en el punto 1.
3) Estructura reticulada y relajación química de tensiones El enlace reticulado de polisulfuro se oxida a alta temperatura durante mucho tiempo, y el enlace reticulado se rompe, lo que provoca relajación química y desplazamiento de la cadena molecular. Los enlaces cruzados rotos forman nuevos enlaces cruzados donde no hay fuerza. El aumento del conjunto de compresión causado por la relajación del estrés químico se debe a los efectos duales del desplazamiento de la cadena molecular y la dificultad de la recuperación de la cadena molecular. La solución es cambiar la estructura entrecruzada y fortalecer el efecto antioxidante.
5. Influencia de la deformación permanente por compresión a baja temperatura (coeficiente de resistencia al frío)
Los factores de la deformación permanente por compresión a baja temperatura del caucho vulcanizado aún pueden considerarse elasticidad y recuperación. La manifestación es la cristalización y vitrificación de la cadena molecular del caucho. La solución es: una es reducir la temperatura de transición vítrea del caucho; la otra es destruir la cristalinidad del caucho. Para las distintas variedades de caucho, las medidas tomadas son distintas. Por ejemplo, para caucho natural que es fácil de cristalizar, se pueden usar modificadores o vulcanización a alta temperatura para producir cierta cantidad de estructura trans y destruir su cristalinidad a baja temperatura. Para el caucho cloropreno y el caucho etileno-propileno, es necesario seleccionar las variedades que son difíciles de cristalizar y aplicar plastificantes resistentes al frío para reducir su temperatura de transición vítrea. Para el caucho nitrilo, se utilizan principalmente plastificantes resistentes al frío para reducir su temperatura de transición vítrea. A veces, se pueden emplear métodos poco convencionales para lograr el objetivo.
6. Deformación permanente por compresión de caucho vulcanizado de alta dureza (Sauer A75° a 90°)
La compresión permanente del caucho de alta dureza es relativamente pobre, porque para aumentar la dureza, se añade una gran cantidad de negro de carbono al caucho, lo que provoca que el contenido de caucho disminuya, la elasticidad disminuya y también el conjunto de compresión. En este caso, se puede considerar caucho en bruto con una viscosidad Mooney más alta, y negro de carbono de alta estructura para lograr un rápido aumento de dureza manteniendo un alto contenido de caucho. Por otro lado, también puede considerarse que aumenta la superposición del sistema de vulcanización. La forma de vincular la densidad.
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