Factores que afectan la deformación permanente por compresión del caucho vulcanizado y su control
La deformación por compresión es uno de los indicadores de rendimiento importantes de los productos de caucho. El tamaño del conjunto de compresión del 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 simplemente piensan 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 se acompaña de la destrucción de la red y el movimiento relativo de la cadena molecular, esta parte se puede decir que es irrecuperable, no tiene nada que ver con la elasticidad. Por lo tanto, todos los factores que afectan la elasticidad y la recuperación del caucho son factores que afectan la compresión y la deformación permanente del caucho vulcanizado. Los factores que afectan la capacidad de recuperación del caucho incluyen la fuerza intermolecular (viscosidad), el cambio o la 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 por tracción: a menudo decimos que el caucho natural tiene buena elasticidad, pero su deformación permanente por tracción suele ser muy grande. Esto se debe principalmente al gran alargamiento del caucho natural, que causa daños en la red durante el proceso de alargamiento Y el desplazamiento relativo de la cadena molecular es muy grande, el proceso de recuperación después de la fractura es largo y aumenta la parte irrecuperable. Si se compara la deformación permanente del alargamiento constante, la deformación permanente del caucho natural no es necesariamente muy grande. La elasticidad o resistencia al impacto se mide en condiciones de carga constante (o energía constante). Su elasticidad está directamente relacionada con el grado de reticulación o módulo del vulcanizado. Expresa la elasticidad y viscosidad (o absorción) del caucho. comprensivo.
La deformación por compresión se mide en condiciones de deformación constante, y su valor está relacionado con la elasticidad y la capacidad de recuperación del caucho.
1. La elasticidad del caucho
1) El tipo de elasticidad del caucho depende de la dificultad de rotación interna de la cadena molecular del caucho y del tamaño de la fuerza intermolecular. Como el caucho natural, el caucho butadieno, el caucho butílico, el caucho de silicona, etc. se consideran cauchos con buena elasticidad.
2) El tamaño del peso molecular afecta el grado de rizado de la cadena molecular y el número de extremos inútiles. El peso molecular es grande y la elasticidad es buena.
3) La composición química y la estructura del caucho de copolímero, caucho de estireno butadieno, caucho de nitrilo butadieno, con el aumento del contenido de estireno y acrilonitrilo, la elasticidad empeora. En el caucho de etileno-propileno, la elasticidad es mejor cuando el contenido de propileno es del 40% al 50%. El copolímero formado en este 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 que no son de negro de carbón dañarán la elasticidad del caucho y aumentarán la deformación por compresión. Esto está relacionado con el hecho de que las moléculas de caucho se deslizan sobre la superficie del relleno inactivo bajo tensión, y después de que se elimina la tensión, se dificulta la recuperación de la cadena molecular. La aplicación de agentes de acoplamiento puede mejorar en gran medida el impacto de los rellenos no reforzados en la elasticidad de los vulcanizados (mejorar la dispersabilidad y la actividad superficial de los rellenos). La mayor parte de la literatura dice que con el aumento del tamaño de partícula de negro de humo, se mejora la elasticidad del caucho vulcanizado, pero a menudo se ignora la influencia de la cantidad de relleno en la elasticidad del caucho vulcanizado. De hecho, varios productos de caucho tienen ciertos requisitos de dureza y resistencia. Por ejemplo, cuando se usa negro de humo de bajo refuerzo solo, es necesario aumentar la cantidad, lo que también dañará la elasticidad y la recuperación del caucho. En un caucho vulcanizado con una cierta cantidad de deformación, la cantidad de deformación de la cadena molecular de caucho rellena 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 la recuperación de la cadena molecular del caucho y aumentará la deformación permanente. El uso de agentes de refuerzo apropiados y procesos de mezcla apropiados puede obtener la estructura ideal del compuesto de caucho y obtener caucho vulcanizado altamente elástico.
3. Suavizantes 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 la dosificación razonable y el uso combinado de suavizantes y plastificantes, así como técnicas de procesamiento adecuadas, para obtener un caucho vulcanizado con buena elasticidad. En algunas ocasiones, puede tener efectos especiales.
En cuarto lugar, el efecto del grado de reticulación del caucho vulcanizado y la estructura del caucho vulcanizado en el conjunto de compresión
1) La influencia del grado de reticulación. Bajo el estrés a largo plazo, se producirá el desplazamiento relativo de la cadena molecular de la cadena molecular del caucho, lo que resultará en una relajación del estrés. En algunos casos, incluso puede relajarse a cero. Una vez eliminada la tensión, la capacidad de recuperación de las moléculas de caucho se reducirá o incluso se perderá. Producen deformación permanente. Un mayor grado de reticulación puede reducir el desplazamiento y la relajación de la tensión de las moléculas de caucho, mantener una mayor capacidad de recuperación y reducir la deformación por compresión.
2) El efecto de la vulcanización El conjunto de compresión del caucho vulcanizado generalmente se lleva a cabo a una temperatura más alta. El efecto posterior a la vulcanización del agente vulcanizante no consumido hace que las moléculas de caucho deformadas se unan a los enlaces de reticulación recién formados, y se dificulta la recuperación de las moléculas de caucho después de eliminar la tensión, lo que resulta en una mayor deformación permanente. Este efecto posterior a la reticulación es diferente del grado de reticulación mencionado en el punto 1.
3) Estructura reticulada y relajación del estrés químico El enlace reticulado de polisulfuro se oxida a alta temperatura durante mucho tiempo y el enlace reticulado se rompe, lo que resulta en la relajación del estrés químico y el desplazamiento de la cadena molecular. Los enlaces cruzados rotos forman nuevos enlaces cruzados donde no hay fuerza. El aumento de la deformación por compresión causado por la relajación del estrés químico es causado por los efectos duales del desplazamiento de la cadena molecular y la recuperación obstaculizada de la cadena molecular. La solución es cambiar la estructura reticulada y fortalecer el efecto antioxidante.
5. Influencia de la deformación permanente por compresión a baja temperatura (coeficiente de resistencia al frío)
Todavía se puede decir que los factores de la deformación permanente por compresión a baja temperatura del caucho vulcanizado son la elasticidad y la 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 diferentes variedades de caucho, las medidas tomadas son diferentes. Por ejemplo, para el caucho natural que es fácil de cristalizar, se pueden usar modificadores o vulcanización a alta temperatura para producir una cierta cantidad de estructura trans y destruir su cristalinidad a baja temperatura. Para el caucho de cloropreno y el caucho de 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 de nitrilo, los plastificantes resistentes al frío se utilizan principalmente para reducir su temperatura de transición vítrea. A veces, se pueden utilizar algunos métodos no 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 agrega una gran cantidad de negro de humo al caucho, lo que hace que disminuya el contenido de caucho, la elasticidad disminuya y la deformación por compresión también se reduzca. En este caso, se puede considerar el caucho crudo con una viscosidad Mooney más alta, y se puede usar negro de humo de alta estructura para lograr el propósito de un rápido aumento de la dureza mientras se mantiene un alto contenido de caucho. Por otro lado, también se puede considerar aumentar el cruce 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 por tracción: a menudo decimos que el caucho natural tiene buena elasticidad, pero su deformación permanente por tracción suele ser muy grande. Esto se debe principalmente al gran alargamiento del caucho natural, que causa daños en la red durante el proceso de alargamiento Y el desplazamiento relativo de la cadena molecular es muy grande, el proceso de recuperación después de la fractura es largo y aumenta la parte irrecuperable. Si se compara la deformación permanente del alargamiento constante, la deformación permanente del caucho natural no es necesariamente muy grande. La elasticidad o resistencia al impacto se mide en condiciones de carga constante (o energía constante). Su elasticidad está directamente relacionada con el grado de reticulación o módulo del vulcanizado. Expresa la elasticidad y viscosidad (o absorción) del caucho. comprensivo.
La deformación por compresión se mide en condiciones de deformación constante, y su valor está relacionado con la elasticidad y la capacidad de recuperación del caucho.
1. La elasticidad del caucho
1) El tipo de elasticidad del caucho depende de la dificultad de rotación interna de la cadena molecular del caucho y del tamaño de la fuerza intermolecular. Como el caucho natural, el caucho butadieno, el caucho butílico, el caucho de silicona, etc. se consideran cauchos con buena elasticidad.
2) El tamaño del peso molecular afecta el grado de rizado de la cadena molecular y el número de extremos inútiles. El peso molecular es grande y la elasticidad es buena.
3) La composición química y la estructura del caucho de copolímero, caucho de estireno butadieno, caucho de nitrilo butadieno, con el aumento del contenido de estireno y acrilonitrilo, la elasticidad empeora. En el caucho de etileno-propileno, la elasticidad es mejor cuando el contenido de propileno es del 40% al 50%. El copolímero formado en este 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 que no son de negro de carbón dañarán la elasticidad del caucho y aumentarán la deformación por compresión. Esto está relacionado con el hecho de que las moléculas de caucho se deslizan sobre la superficie del relleno inactivo bajo tensión, y después de que se elimina la tensión, se dificulta la recuperación de la cadena molecular. La aplicación de agentes de acoplamiento puede mejorar en gran medida el impacto de los rellenos no reforzados en la elasticidad de los vulcanizados (mejorar la dispersabilidad y la actividad superficial de los rellenos). La mayor parte de la literatura dice que con el aumento del tamaño de partícula de negro de humo, se mejora la elasticidad del caucho vulcanizado, pero a menudo se ignora la influencia de la cantidad de relleno en la elasticidad del caucho vulcanizado. De hecho, varios productos de caucho tienen ciertos requisitos de dureza y resistencia. Por ejemplo, cuando se usa negro de humo de bajo refuerzo solo, es necesario aumentar la cantidad, lo que también dañará la elasticidad y la recuperación del caucho. En un caucho vulcanizado con una cierta cantidad de deformación, la cantidad de deformación de la cadena molecular de caucho rellena 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 la recuperación de la cadena molecular del caucho y aumentará la deformación permanente. El uso de agentes de refuerzo apropiados y procesos de mezcla apropiados puede obtener la estructura ideal del compuesto de caucho y obtener caucho vulcanizado altamente elástico.
3. Suavizantes 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 la dosificación razonable y el uso combinado de suavizantes y plastificantes, así como técnicas de procesamiento adecuadas, para obtener un caucho vulcanizado con buena elasticidad. En algunas ocasiones, puede tener efectos especiales.
En cuarto lugar, el efecto del grado de reticulación del caucho vulcanizado y la estructura del caucho vulcanizado en el conjunto de compresión
1) La influencia del grado de reticulación. Bajo el estrés a largo plazo, se producirá el desplazamiento relativo de la cadena molecular de la cadena molecular del caucho, lo que resultará en una relajación del estrés. En algunos casos, incluso puede relajarse a cero. Una vez eliminada la tensión, la capacidad de recuperación de las moléculas de caucho se reducirá o incluso se perderá. Producen deformación permanente. Un mayor grado de reticulación puede reducir el desplazamiento y la relajación de la tensión de las moléculas de caucho, mantener una mayor capacidad de recuperación y reducir la deformación por compresión.
2) El efecto de la vulcanización El conjunto de compresión del caucho vulcanizado generalmente se lleva a cabo a una temperatura más alta. El efecto posterior a la vulcanización del agente vulcanizante no consumido hace que las moléculas de caucho deformadas se unan a los enlaces de reticulación recién formados, y se dificulta la recuperación de las moléculas de caucho después de eliminar la tensión, lo que resulta en una mayor deformación permanente. Este efecto posterior a la reticulación es diferente del grado de reticulación mencionado en el punto 1.
3) Estructura reticulada y relajación del estrés químico El enlace reticulado de polisulfuro se oxida a alta temperatura durante mucho tiempo y el enlace reticulado se rompe, lo que resulta en la relajación del estrés químico y el desplazamiento de la cadena molecular. Los enlaces cruzados rotos forman nuevos enlaces cruzados donde no hay fuerza. El aumento de la deformación por compresión causado por la relajación del estrés químico es causado por los efectos duales del desplazamiento de la cadena molecular y la recuperación obstaculizada de la cadena molecular. La solución es cambiar la estructura reticulada y fortalecer el efecto antioxidante.
5. Influencia de la deformación permanente por compresión a baja temperatura (coeficiente de resistencia al frío)
Todavía se puede decir que los factores de la deformación permanente por compresión a baja temperatura del caucho vulcanizado son la elasticidad y la 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 diferentes variedades de caucho, las medidas tomadas son diferentes. Por ejemplo, para el caucho natural que es fácil de cristalizar, se pueden usar modificadores o vulcanización a alta temperatura para producir una cierta cantidad de estructura trans y destruir su cristalinidad a baja temperatura. Para el caucho de cloropreno y el caucho de 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 de nitrilo, los plastificantes resistentes al frío se utilizan principalmente para reducir su temperatura de transición vítrea. A veces, se pueden utilizar algunos métodos no 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 agrega una gran cantidad de negro de humo al caucho, lo que hace que disminuya el contenido de caucho, la elasticidad disminuya y la deformación por compresión también se reduzca. En este caso, se puede considerar el caucho crudo con una viscosidad Mooney más alta, y se puede usar negro de humo de alta estructura para lograr el propósito de un rápido aumento de la dureza mientras se mantiene un alto contenido de caucho. Por otro lado, también se puede considerar aumentar el cruce del sistema de vulcanización. La forma de vincular la densidad.
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