探讨国产镍系顺丁橡胶流变性能的研究

2022-09-10

顺丁橡胶的全称为“顺式1, 4聚丁二烯橡胶”, 是一种综合性能优秀的通用橡胶。其有点主要体现在耐磨性、抗寒性和弹性等诸多方面, 尤其在硫化之后的各方面性能更加优秀, 是目前我国主要生产的一类人工合成橡胶产品。按照顺式1, 4的含量不同, 划分为高中低三种不同的类别。

其中, 当顺式1, 4含量高于95%的状态下被称之为高顺式顺丁橡胶, 顺式1, 4位于90%-95%之间的含量被称之为中式顺式顺丁橡胶, 顺式1, 4含量在35%-40%之间被称之为低顺式顺丁橡胶。不同类型的橡胶中分子量高低不同、分子间力不同, 应用的范围也不同。例如, 高顺式的顺丁橡胶中分子间作用力比较小, 分子量很高, 在显示应用中的表现为常温无固定形态, 承受较大外力之后会产生形态改变, 同时由于内部分子间的链柔性比较大, 因此具有很好的延伸性和抗寒性。

橡胶工业存在的近百年中, 人们通过不断研究来扩大橡胶产品的应用范围, 尤其是在人工合成橡胶出现之后, 人们开始关注合成橡胶的流变性特征, 包括流动性、断裂性以及弹性复合度等。通过流变性的研究, 进一步促进合成橡胶产品的生产工艺、加工技术以及机械配合性。

本文以国产镍系顺丁橡胶为对象, 研究不同因素对流变性的影响, 包括材质链结构、平均分子量、材料黏度等方面, 并进一步提出基于镍系顺丁橡胶的加工设计。

1 镍系顺丁橡胶材料链结构对流变性的影响

镍系顺丁橡胶的流变性研究中, 影响最大的是材料本身。链结构是影响顺丁橡胶顺性的主要因素, 其余的如分子链大小、主链构成、取代基性质等, 也在不同程度上发挥着影响流动性的作用;一般情况下, 极性橡胶链结构中的相互作用力大于非极性橡胶的链结构作用力, 而作用力越大, 流变性就越差。举例说明, 镍系丁顺橡胶与氯丁橡胶相比, 流动性方面前者强于后者, 但镍系丁顺橡胶与天然合成橡胶相比又略逊一筹。

在以上出现的三种不同的橡胶产品中, 镍系顺丁橡胶、氯丁橡胶和天然橡胶所构成的材质链结构明显不同, 同时, 在大侧基的橡胶链结构结构中, 无论是那一种橡胶产品的流变性都不高。

镍系顺丁橡胶的材料链结构作用力较大, 因此给运输和加工带来一定的困难, 结合材料构成的方式, 要改变这种流变性可以通过添加剂来实现。

2 镍系顺丁橡胶材料分子量对流变性的影响

早期针对镍系顺丁橡胶及其他合成橡胶性质的分析, 一般都通过分子式加以证明, 同时, 分子链结构虽然和材料的关系影响紧密, 但从橡胶产品的存在形式上可以直接进行判断, 例如非线性流变体、固相超分子流变体等等。

结合分子量对流变性尽心该研究是一种柔性链橡胶浓度分析方式, 根据多项测试结果表明, 当平均分子量小于柔性链橡胶浓度时, 分子间的作用力就比较弱, 流变性较好, 相反的情况下, 流变性会随之减弱。

随着合成橡胶在现代机械工业中的应用逐渐深入, 从产品加工的角度来说, 降低镍系顺丁橡胶合成中的分子量, 可以改善材料加工的难度。不过分子量一旦降低, 又会造成合成橡胶产品的强度和、弹性和可塑性。镍系顺丁橡胶生产工艺中涉及大量地化合剂产品, 如环烷酸镍、三氯化硼乙醚络合物、乙醇等等, 同时会对橡胶流变性产生影响;此外, 要实现需要的满足条件的流变性特征, 还要从材料的粘度考虑。

3 镍系顺丁橡胶材料粘度对流变性的影响

镍系顺丁橡胶材料的粘度对流变性的影响更为直接, 同时受到影响的因素也很多, 主要涉及到的参数为浓度、比例、温度和压力等。在现代橡胶合成工业中, 设计镍系顺丁橡胶的生产及产品加工, 通常都会针对温度及分子结构相应的数据进行测试。就单纯地温度而言, 温度的高低影响不大, 需要关注的是在单位时间内温度发生的变化数值, 即温度差。

浓度和比例是较为容易控制的部分, 在其中一方稳定的情况下, 另一方数值越高, 粘度越大, 材料的流变性就越差;压力作用的反应主要应用于镍系顺丁橡胶制品生产中, 压力越大, 粘度所形成的阻力就越大, 流变性就越差。因此在进行橡胶塑性的过程中, 一般都会在高压环境下进行。

4 结语

橡胶工业可以看作是整个现代化工业的配套系统, 橡胶产品广泛地应用于工业、农业、科技等各种产品中。随着现代工业的发展, 橡胶制品的需求量也越来越大, 并开始从原料层次向产品细分化发展。

结合我国现阶段的发展情况, 人工合成橡胶在产量和规模上发展较快, 但在核心技术、产品性能等方面的研究明显不足。橡胶材料作为一种战略物资、必备物资, 对其积极开发研究具有深刻的现实意义。

摘要：流变性通常是指物质在一定外界作用下发生的变形, 也包括流动性质的改变, 应用于橡胶工业中主要是指橡胶产品的形变速率和粘度关系;近年来, 我国的合成橡胶工业发展速度很快, 无论在产值、技术和生产规模等方面, 都达到了国际先进水平。为了加快现代化工业设备研发与橡胶工业的结合, 合成橡胶流变性的研究被提上日程。本文中使用INSTRON3211型毛细管流变仪为研究工具, 对国产镍系顺丁橡胶产品的流变性展开研究工作, 为充实国内合成橡胶流变性数据做出一部分贡献。

关键词：顺丁橡胶,合成橡胶,橡胶机械,流变性