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橡胶与橡胶的粘合 ,生胶粘性为什么如此重要呢?

   2023-12-27 贤集网60770
核心提示:橡胶是一类具有高弹性的有机高分子材料,模量较低,不同橡胶材料之间模量差异不是很大。但不同橡胶之间粘着性有很大差异。有些橡胶具有良好的粘着性,很容易粘合,如NR、CR、PU等;而有些橡胶的粘着性很差,很难粘合,如EPDM、IIR、Q等。这与橡胶的分子结构有关。
橡胶是一类具有高弹性的有机高分子材料,模量较低,不同橡胶材料之间模量差异不是很大。但不同橡胶之间粘着性有很大差异。有些橡胶具有良好的粘着性,很容易粘合,如NR、CR、PU等;而有些橡胶的粘着性很差,很难粘合,如EPDM、IIR、Q等。这与橡胶的分子结构有关。



橡胶与橡胶粘合,在橡胶制品生产制造过程中普遍存在,如混炼胶的自粘,不同未硫化胶的互粘,在多层或多部件构成的制品加工过程中,层间或各部件之间需要有良好的粘合,才能保证成型工艺的顺利进行。另外硫化橡胶制品在使用的过程中损坏之后的修补,由硫化橡胶制备复合制品时,均要采用相应的粘合技术。



在橡胶制品或者轮胎的开发中,我们除了关注硫化后制品的性能外,很多情况下还需要关注配方的工艺性能。这些工艺性能包括可加工性、生胶粘性和硫化特性。今天我们想和大家探讨一下另一个重要的加工性能:橡胶的粘性。



为什么需要生胶粘性?



说到橡胶的粘性,我们要区分开硫化后粘合性和生胶粘性。通常说的橡胶粘性一般指生胶粘性。



生胶粘性为什么如此重要呢?因为大多数的橡胶制品通常不会仅仅由一个单一部件制成,而是由多个部件在一定的成型条件下组装而成。我们最常见的橡胶制品就是轮胎。



轮胎作为一个复杂的橡胶制品,在制造过程中由不同种类的配方胶料制成的半制品在成型鼓上贴合起来并相互粘合形成胎胚,这些组成胎胚的部件根据不同的轮胎类型通常有十几个到二十个不等。从轮胎成型到硫化过程中,这些部件之间必须完好地贴合并且粘结在一起。



最完美的情况是,轮胎经过高温硫化后,所有部件通过交联键连接在一起形成一个整体,组成轮胎的各部分橡胶材料链接成为一个超级大的高分子。



其它常见的橡胶制品,例如橡胶输送带,也是由几个功能不同的部件组合而成。在制品硫化前,各部件之间良好的粘合是保证最终产品耐久性和能耗等关键性能的必要条件。



粘性是如何产生的?



生胶粘性不同于橡胶的其它物理性能。通常提到的物理性能例如拉伸性能、回弹、磨耗等性能都是指硫化后橡胶的性能,主要和橡胶本体的特性有关。而生胶粘性则属于未硫化橡胶的性能,它主要和橡胶的表面特性关系紧密。粘性又分为自粘性和互粘性。自粘性指化学组成相同的两种物质或者部件之间的粘合;相应地,互粘性指两种不同化学组成的物质或者部件之间的粘合。



对生胶自粘性的解释有三种被广泛认可的理论:1)吸附理论;2)扩散理论;3)机械互锁理论。笔者认为吸附理论和扩散理论更加适合用于解释生胶的粘性。简要来说,吸附理论认为粘性来自于界面上分子之间由于范德华力而产生的吸附作用。而扩散理论则认为,粘性是来自于界面上组成相似的高分子链相互发生的自扩散。



未硫化胶的自粘性及影响因素



未硫化胶的自粘性是指胶料的粘性,是两个同质胶片在小负荷、短时间压合后,将其剥离开所需的力或所做的功,剥离力越大,粘性越大,自粘性好,胶片之间不需增粘就可以很好地粘合。



未硫化胶的自粘性取决于胶种的性质及工艺条件。橡胶品种不同,其分子链的柔顺性不同,活动能力也不一样,自粘性也不同。一般来说,未硫化胶的自粘性受橡胶分子链的柔顺性、饱和性、分子量大小、断链后自由基的活性、结晶性、极性以及胶料中填料的品种和用量等的影响。通常,柔顺性好的橡胶分子链活动能力强,在表面接触后,易扩散和渗透,形成较厚的界面层,自粘性要好。橡胶分子链的饱和性和极性对自粘性影响很大,饱和性橡胶自粘性较差,尤其是非极性的饱和橡胶如EPDM、EPM、IIR、Q等,自粘性很差。极性不饱和橡胶(如CR)有良好的自粘性。



对同一胶种,平均分子量小的,流动性好,更容易扩散、渗透和铺展,所以自粘性好。生胶塑料的目的之一就是提高胶料的自粘性。橡胶分子链的结晶性对自粘性也有重要影响,常温下结晶的橡胶,由于晶体颗粒限制了分子链段的运动,扩散和渗透性变差,因而自粘性较差,如TPI。但橡胶分子链在拉伸过程中由于取向而产生诱导结晶,此时结晶颗粒会限制两表面层分子的脱离,以及提高其格林强度。所以具有自补强性的橡胶自粘性较好,如NR、CR、IR。IIR虽然具有自补强性,但由于IIR分子链两侧含有密集的侧甲基,分子链的活动能力差,在表面接触后难以扩散和渗透,界面层很薄,所以自粘性不好。EPDM、BR、SBR的自粘性不好,与其非自补强有关。



另外胶料中加入填料,由于填料可以与橡胶分子链发生吸附,一方面能提高未硫化胶的格林强度,另一方面也会限制分子链的活动能力。由于不同填料,其粒径大小,结构度高低,表面活性高低不同,与橡胶的吸附作用不同,因而对自粘性有不同的影响。在填料用量较小(不足以严重影响到分子链活动能力)时,粒径小,表面活性高,结构度高的填料与橡胶的相互作用强,胶料的格林强度高,因而自粘性好。但当填料的用量过大时,胶料的粘度太高,流动性差,界面处分子链的扩散和渗透能力变差,自粘性下降。



未硫化橡胶的自粘性还与工艺条件有关,在高温、高压下,两表面可以充分接触,橡胶分子链的扩散和渗透能力增强,自粘性好。

原文链接:https://www.xianjichina.com/special/detail_538404.html
来源:贤集网
 
标签: 橡胶
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