分子量及其分布與機(jī)械性能
導(dǎo)讀:
分子量及其分布與機(jī)械性能 有關(guān)橡膠的分子量及其分布與機(jī)械性能之間的關(guān)系,一直都是受到重視而加以研究的為這不僅影響到制品的性能,而且與加工性能有著密切關(guān)系。如半成品的收縮或
分子量及其分布與機(jī)械性能
有關(guān)橡膠的分子量及其分布與機(jī)械性能之間的關(guān)系,一直都是受到重視而加以研究的為這不僅影響到制品的性能,而且與加工性能有著密切關(guān)系。如半成品的收縮或恢復(fù)、表面光滑程度和尺寸準(zhǔn)確性、加工的難易等都與分子量的大小及其分布有關(guān)。遮普(Zapp)等最早曾以異丁橡膠作過(guò)試驗(yàn),這是因?yàn)楫惗∠鹉z不易氧化,而且無(wú)支鏈,其性質(zhì)易于作為標(biāo)準(zhǔn)。將異丁膠溶于苯再加丙酮分級(jí)沉淀,得到9個(gè)級(jí)分,測(cè)得的各級(jí)分相應(yīng)分子量如表2-5所示。

可采用定變形、不定負(fù)荷的辦法,研究在不同溫度下分子量、分子量分散程度與塑性及其恢復(fù)能力的關(guān)系。由圖2-3可看到各單級(jí)分塑性和彈性(恢復(fù))情況。各級(jí)分塑性和彈性都是隨溫度的升高而下降,各曲線(xiàn)的斜率相差不大。

如將各級(jí)分分別混合成不同程度的混合物(如表2-6所示),則塑性和彈性的性質(zhì)發(fā)生改變,混合物I為單級(jí)分,分散性最小,而Ⅳ的級(jí)分最多,分子量分布大些。雖然它們的平均分子量差不多。但塑性和彈性的關(guān)系則不相同。如圖2-4所示。的熱塑性最大,而分散性增加時(shí),則熱塑性趨向于減少,如曲線(xiàn)Ⅱ、Ⅱ、Ⅳ所示。在40℃時(shí),塑性各不相同,但在高溫時(shí)則相差不多。在彈性方面,T、I、Ⅱ曲線(xiàn)分開(kāi),溫度升高時(shí)Ⅰ的恢復(fù)降低得快,Ⅱ和Ⅱ較慢。而的分散度最大,溫度升高時(shí),恢復(fù)減少得最慢,超過(guò)其它曲線(xiàn),在高溫時(shí)恢復(fù)率最大。所以分散度過(guò)大時(shí)也是不適合工藝要求的。由此也可看出,分子量大的橡膠如有適宜的分子量分布,也可改善其工藝性能。

有的研究人員將丁苯橡膠的溶液加酒精沉淀分成高分子級(jí)分和低分子級(jí)分,各占原橡膠重量的4.56%和40.19%,各級(jí)分的分子量用
表示,分別為4.3和1.1。因
是相對(duì)粘度的對(duì)數(shù)與濃度的比值,當(dāng)溶液很稀時(shí),這個(gè)數(shù)值接近于特性粘度η,故可代表分子量。高分子級(jí)分將此二級(jí)分橡膠和原來(lái)的丁苯橡膠按一定配方在相同條件下硫化,測(cè)得試片的強(qiáng)度如圖2-5所示。由圖可見(jiàn),分子量大者強(qiáng)度也大。

揚(yáng)可( Yanko)曾將丁苯橡膠分為9個(gè)級(jí)分來(lái)比較不同分子量和物理性能的關(guān)系,如表2-7所示。這九個(gè)級(jí)分中,級(jí)分6占丁苯橡膠總重量的72%,它們的物理性能都比全丁苯橡原丁苯橡膠低分子級(jí)分膠好,而級(jí)分7、8、9在丁苯橡膠中起著不良作用,塑煉后分子量的分布有所改變。塑煉使長(zhǎng)分子斷裂,但分子量小者則改變不多。

將1~6級(jí)分分別硫化到同一硫化程度,硫化程度以達(dá)到定伸強(qiáng)度70公斤/厘米2為標(biāo)準(zhǔn)。為了使各級(jí)分達(dá)到相同的硫化程度,級(jí)分1、2、3所用硫黃量均為1.3份,而分子量較小的4、5、6級(jí)分其硫黃用量分別增加到1.61,8和2.1份,而且硫化所需時(shí)間也較長(zhǎng)。

由圖2-6可見(jiàn),伸長(zhǎng)率以分子量M達(dá)到200,000為最高,而抗張強(qiáng)度以分子量達(dá)到300,000為最高。

由本實(shí)驗(yàn)及其它有關(guān)實(shí)驗(yàn)都可看出,橡膠分子量增加時(shí),其硫化膠的抗張強(qiáng)度也增加得很快,但達(dá)到一定分子量以后,抗張強(qiáng)度的增加就不甚顯著。其原因可用弗洛里(Fory)的硫化膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)理論來(lái)解釋。其要點(diǎn)是因硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,分子鏈上兩個(gè)交聯(lián)點(diǎn)之間的分子鏈段(用分子量M表示)為有效鏈段,它對(duì)橡膠的強(qiáng)度和彈性能作出貢獻(xiàn)。但每條分子鏈都有源個(gè)末端,硫化后這世貧些末端依然存在,較少受交聯(lián)的制約,因此稱(chēng)為游離末端。它們對(duì)硫化膠的強(qiáng)力等沒(méi)有貢獻(xiàn),只是填充在硫化岡中,而且對(duì)彈性還會(huì)起到一定阻礙作用。如硫化前分子量小正(即分子鏈短)者在硫化后每毫升膠中的末端數(shù)要比分子量大的分子鏈末端數(shù)多許多(末端數(shù)=2倍分子數(shù))。同時(shí)因末端多了硫橋間的鏈段數(shù)也少了。因之硫化前橡膠分子量大的,其硫化膠的強(qiáng)度也較大。固分子圖2-6丁苯橡膠1~6級(jí)分在塑煉后硫化至同一硫化程度時(shí)所得各級(jí)分的機(jī)械性能少來(lái)端的阻,既以彈率、線(xiàn)勞發(fā)熱量也較小。
同樣道理可投明為什么在本實(shí)驗(yàn)中分子量較小些的4、5、6等級(jí)分需要較多的硫和較長(zhǎng)的硫化時(shí)間。這是因?yàn)榉肿恿枯^小的級(jí)分游離末端較多,必需有更密的交聯(lián)、更緊的網(wǎng)狀組織,才能達(dá)到所要求的定伸強(qiáng)度和較高的抗張強(qiáng)度。也因?yàn)楦骷?jí)分的模量雖大致相同,但低級(jí)分者硬度則較大。
標(biāo)簽: