如何从配方上减少胶料的压出膨胀率?
选择分子链的柔顺性好、分子间作用力小、分子量小、分子质量分布窄、支化度小的生胶,并控制含胶率在一定范围内。
分子链柔性大而分子间的作用力小的橡胶(环保促进剂),其黏度小,松弛时间短,膨胀率小;反之膨胀率则大。例如天然橡胶的膨胀率小于丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶。这是因为丁苯橡胶有庞大的侧基,空间位阻大,分子链柔顺性差,松弛时间较长;氯丁橡胶、丁腈橡胶的分子间作用力大,分子链段的内旋转较困难,松弛时间比天然橡胶长,所以膨胀率比天然橡胶大,压出的半成品表面比天然橡胶一分子量大则黏度大,流动性差,流动过程中产生的弹性形变所粗糙。
分子量大则黏度大，流动性差，流动性过程中产生的弹性形变所需要的松弛时间也长,故压出膨胀率大;反之,分子量小,压出膨胀率则小。有时分子量分布对膨胀率的影响比分子量的影响还大,随着分子量分布变宽,膨胀率增大。支化度高、特别是长支链的支化度高时,易发生分子链缠结,从而增加了分子间的作用力,使松弛时间延长,膨胀率增大。
生胶含量大,则弹性形变大,压出膨胀率也大。一般含胶率在95%以上时,很难压出;而含胶率在25%以下的胶料,如不选择适当的软化剂品种和用量,也不易压出。所以压出胶料的含胶率不宜过高或过低,以在30%~50%时较为适宜。胶料中加入填充剂,可降低含胶率,减少胶料的弹性形变,从而使压出膨胀率降低。一般来说,随炭黑用量的增加,压出膨胀率减小。
炭黑性质影响压出膨胀率,其中以炭黑的结构性影响最为显著。结构性高的炭黑,其聚集体的空隙率高,形成的吸留橡胶多,减少了体系中自由橡胶的体积分数,所以结构度性,膨胀率小。在结构度相同的情况下,粒径小、活性大的炭黑比活性小的炭黑影响大。增加炭黑的用量和结构性,均可明显地降低压出膨胀率。实际上炭黑的结构性和用量对压出膨胀率来说存在一个等效关系,即低结构、多用量的膨胀率降低程度,与高结构、少用量的膨胀率降低程度是等效的。高结构或活性炭黑的用量过多时,会给压出带来困难。在这种情况下,粒径对于低结构炭黑比较重要。压出胶料中填充剂的用量应不低于一定的数量,例如丁基橡胶胶料的炭黑用量应不少于40份,或无机填料的用量不应少于60份。
炭黑对压出膨胀率的影响还与橡胶品种有关。天然橡胶中填充50份、100份炭黑时,膨胀率分别降低1/2和9/10,丁苯橡胶中分别降低1/3和3/4。胶料中加入适量的软化剂,可降低胶料的压出膨胀率,使压出半成品规格精确。软化剂用量过大或添加黏性较大的软化剂时,有降低压出速率的倾向。对于那些需要和其他材料黏合的压出半成品,要尽量避免使用易喷出的软化剂。
