В резиновой промышленности предел прочности при растяжении является фундаментальным механическим свойством.Этот экспериментальный параметр измеряет предел прочности вулканизированной резиновой смеси.Даже если резиновое изделие никогда не растягивается до предела прочности при растяжении, многие пользователи резиновых изделий по-прежнему считают это важным показателем общего качества смеси.Таким образом, предел прочности при растяжении является очень общей спецификацией, и хотя конечное использование конкретного продукта не имеет к этому никакого отношения, разработчикам рецептур часто приходится прилагать все усилия, чтобы соответствовать этому показателю.

1. Общие принципы

Чтобы получить наивысшую прочность на растяжение, обычно следует начинать с эластомеров, в которых может происходить кристаллизация под действием деформации, например, NR, CR, IR, HNBR.

2. Натуральный каучук NR

Клеи на основе натурального каучука обычно имеют более высокую прочность на разрыв, чем неопреновые клеи.Из различных сортов натурального каучука дымовая пленка № 1 имеет самую высокую прочность на растяжение.Сообщалось, что, по крайней мере, в случае компаундов, наполненных техническим углеродом, дымовая пленка № 3 обеспечивает лучшую прочность на разрыв, чем дымовая пленка № 1.Для компаундов из натурального каучука следует избегать химических пластификаторов (пластизолей), таких как бифениламидотиофенол или пентахлортиофенол (ПХТФ), поскольку они снижают прочность компаунда на растяжение.

3. Хлоропрен CR

Хлоропрен (CR) представляет собой кристаллический каучук, индуцированный деформацией, который обеспечивает высокую прочность на растяжение при отсутствии наполнителей.На самом деле прочность на растяжение иногда можно увеличить, уменьшив количество наполнителя.Более высокие молекулярные массы CR обеспечивают более высокую прочность на растяжение.

4. Нитриловый каучук NBR

NBR с высоким содержанием акрилонитрила (ACN) обеспечивает более высокую прочность на растяжение.NBR с узким распределением молекулярной массы дает более высокую прочность на растяжение.

5. Влияние молекулярной массы

За счет оптимизации использование бутадиен-нитрильного каучука с высокой менисковой вязкостью и высокой молекулярной массой обеспечивает более высокую прочность на растяжение.

6. Карбоксилированные эластомеры

Рассмотрите возможность замены некарбоксилированного NBR на карбоксилированный XNBR и некарбоксилированного HNBR на карбоксилированный XHNBR, чтобы улучшить прочность соединения на растяжение.

Карбоксилированный NBR с подходящим количеством оксида цинка обеспечивает более высокую прочность на растяжение, чем обычный NBR.

7. ЭПДМ

Использование полукристаллического EPDM (с высоким содержанием этилена) обеспечивает более высокую прочность на растяжение.

8. Реактивный СКЭПТ

Замена немодифицированного СКЭПТ на 2% (массовая доля) СКЭПТ, модифицированного малеиновым ангидридом, в смесях с НК повышает прочность на разрыв соединений НК/СКЭПТ.

9. Гели

Синтетические гели, такие как SBR, обычно содержат стабилизаторы.Однако при смешивании соединений БСК при температуре выше 163°C могут образовываться как рыхлые гели (которые можно растушевывать), так и плотные гели (которые нельзя растушевывать и которые нерастворимы в некоторых растворителях).Оба типа геля снижают прочность соединения на растяжение.Поэтому к температуре смешивания SBR следует относиться с осторожностью.

10. Вулканизация

Важным способом достижения высокой прочности на растяжение является оптимизация плотности поперечных связей, недопущение недостаточного осернения, пост-вулканизации и недопущение образования пузырей на каучуке во время вулканизации из-за недостаточного давления или использования летучих компонентов.

11. Вулканизация под давлением

Для продуктов, вулканизированных в автоклавах, образования пузырей и, как следствие, снижения прочности на разрыв можно избежать путем постепенного снижения давления до конца вулканизации, это известно как «вулканизация при перепаде давления».

12. Время вулканизации и температура

Более продолжительное время вулканизации при более низких температурах приводит к образованию мультисетчатых связей серы, более высокой плотности поперечных связей серы и, следовательно, более высокой прочности на растяжение.

13. Прочность на растяжение может быть улучшена за счет более эффективных методов смешивания для улучшения дисперсии армирующих наполнителей, таких как технический углерод, при этом избегая смешивания примесей или крупных недиспергированных компонентов.

14. Наполнители

Для наполнителей, таких как сажа или диоксид кремния, выбор небольшого размера частиц с большой удельной площадью поверхности может быть эффективным для повышения прочности на разрыв.Следует избегать использования неармирующих или заполняющих наполнителей, таких как глина, карбонат кальция, тальк, кварцевый песок и т. д.

15. Технический углерод

Чтобы техуглерод хорошо диспергировался, его заполнение должно быть увеличено до оптимального уровня для повышения прочности на разрыв.Технический углерод с малым размером частиц будет иметь низкое оптимальное количество заполнения.Увеличение удельной поверхности сажи и улучшение дисперсии сажи за счет увеличения цикла смешивания может улучшить прочность каучука на растяжение.

16. Белая сажа

Использование осажденного диоксида кремния с высокой удельной поверхностью позволяет эффективно повысить прочность соединения на растяжение.

17. Пластификаторы

Следует избегать пластификаторов, если требуется высокая прочность на растяжение.

18. При вулканизации компаундов NBR обычная вулканизация труднее диспергировать равномерно, поэтому сера, обработанная карбонатом магния, будет лучше диспергироваться в полярных компаундах, таких как NBR.Если вулканизирующий агент плохо диспергирован, это может серьезно повлиять на прочность на растяжение.

19. Сшивающая сеть с несколькими серными связями

В традиционных системах вулканизации в сети сшивания преобладают полисульфидные связи;с EV в сети сшивания преобладают одинарные и двойные сульфидные связи, первая приводит к более высокой прочности на растяжение.

20. Ионные сшивающие сети

Ионные сшитые соединения имеют более высокую прочность на растяжение, потому что сшитые точки могут скользить и, следовательно, двигаться без разрыва.

21. Кристаллизация напряжения

Сочетание в клее натурального каучука и неопрена, содержащих стрессовые кристаллы, способствует увеличению прочности на растяжение.