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耐寒輸送帶橡膠硫化體系的選擇
作者:順達輸送帶廠家    發布日期:2018-07-12 17:27:03     關注次數:997

耐寒輸送帶橡膠硫化體系的選擇

1、交聯密度對玻璃材質化溫度Tg的影響交聯生成的化學鍵,可使Tg上升,其原因是交聯后分子鏈段的活動性受到了限制(limit)。耐熱輸送帶是由多層橡膠棉帆布(滌棉布)或者聚酯帆布上下覆有耐高溫或耐熱橡膠、經高溫硫化粘合在一起,適合輸送175℃以下熱焦碳、水泥、熔渣和熱鑄件等。另一解釋是,相鄰的分子鏈通過(tōng guò)交聯鍵結合起來,隨交聯密度(單位:g/cm3或kg/m3)增加,網絡結構中的自由體積(volume)減小,從而降低(reduce)了分子鏈段的運動性。

隨硫磺用量增加,天然橡膠、丁苯橡膠硫化膠的Tg會隨之上升。耐熱輸送帶是由多層橡膠棉帆布(滌棉布)或者聚酯帆布上下覆有耐高溫或耐熱橡膠、經高溫硫化粘合在一起,適合輸送175℃以下熱焦碳、水泥、熔渣和熱鑄件等。例如:在未填充填料的天然橡膠和丁苯橡膠硫化膠中,硫磺用量增加1質量分數時,其玻璃化溫度Tg分別上升4.1~5.9℃和6℃;而丁腈橡膠無填料的硫化膠,加硫磺3%質量分數時,Tg從-24℃上升到-13℃,其后硫磺含量每增加1質量份,Tg值直線地提高3.5℃。  產生上述現象的原因,在于如下兩個因素(factor)的影響:一是交聯密度的提高;二是多硫鍵的環化作用,使分子內部也形成了交聯。前者對丁腈橡膠起決定性作用,而后者對天然橡膠、丁苯橡膠是主要的因素。隨交聯密度增加,聚氨基甲酸酯橡膠輸送帶的硬度(Hardness)(紹爾A)從64上升到87,玻璃化溫度Tg從-10℃上升到-5℃。可見,提高交聯密度,會使玻璃化溫度Tg上升。但是,對于相對稀疏的網絡結構而言,只要(huó dòng)鏈段的長度不大于網狀結構中交聯點之間距,則Tg大致上可能始終不變。也就是說,在稀疏的橡膠網絡結構中,Mc值大(交聯點間的相對分子質量大),則鏈段的活性幾乎不受限制(limit)。

2、交聯密度(單位:g/cm3或kg/m3)對耐寒系數的影響。輸送帶廠家又叫運輸帶,是用于皮帶輸送帶中起承載和運送物料作用的橡膠與纖維、金屬復合制品,或者是塑料和織物復合的制品。輸送帶廣泛應用于水泥、焦化、冶金、化工、鋼鐵等行業中輸送距離較短、輸送量較小的場合。
   為了評價硫(化學符號:S)化膠從室溫降到玻璃化(解釋:物質轉變成玻璃樣無定形體過程(guò chéng))溫度Tg的過程中的彈性模量的變化,常使用耐寒系數K來表征。K是用室溫下和低溫下的彈性模量的值來確定的。試驗表明,丁苯(化學式:C6H6) 橡膠生膠的彈性模量隨溫度降低而提高的程度,比無填料的丁苯橡膠硫化膠高得多。當溫度從20℃下降到-10℃時,丁苯橡膠的彈性模量提高了3倍,而硫化膠僅僅提高了10%。這是因為未交聯的生膠的應變性能取決于它的結構特性,其分子間的作用力主要來源于各種類型的物理鍵形成的范德華力、鏈的纏結和極性基團的作用力。隨溫度下降,鏈段的活動能量減弱,彈性模量提高。而交聯的硫化膠內除物理鍵之外,還存在著由化學交聯鍵構成的網絡結構。化學鍵的鍵能比物理鍵大,穩定性高,對溫度的敏感(感覺敏銳)性比物理鍵小得多。在一定溫度范圍(fàn wéi)內,交聯鍵對其形變起決定性的作用,所以溫度下降,彈性模量變化不大。但是在交聯密度過大時,會大大增強分子鏈之間的作用力,使彈性模量大增,耐寒性下降。
綜上可知,化學鍵的形成削弱了對溫度十分敏感(感覺敏銳)的物理鍵的作用,所以低溫下硫化膠的模量變化比生膠小。由此推論:隨交聯密度提高,耐寒系數K上升到某個最大值,但是當交聯密度過大,交聯點之間的距離小于活動鏈段的長度時,K值便開始下降。

3、交聯鍵類型對耐寒性的影響
對天然橡膠(Rubber)硫化所作的各項研究表明,使用傳統的硫化體系時,隨硫磺用量增加,直到30質量份,其剪切模式隨之提高,玻璃材質化溫度(temperature)Tg也隨之上升(可上升20~30℃)。使用有效硫化體系時,Tg比傳統硫化體系降低7℃.用過氧(Oxygen)化物或輻射硫化時,雖然剪切模量提高也會與硫黃硫化同樣的數值,但玻璃化溫度Tg變化卻不大,始終處于-50℃的水平。
產生上述差異的原因是,用硫(化學符號:S)磺硫化時,在生成多硫鍵的同時,還生成分子內交聯鍵,并且發生環化反應,因此使得連段的活動性降低(reduce),彈性模量提高,玻璃化(解釋:物質轉變成玻璃樣無定形體過程)溫度Tg上升。最大化減少硫磺用量、使用半有效或有效硫化體系時,多硫鍵數量減少,主要生成單硫鍵和二硫鍵,分子內結合硫的可能性降低,因此Tg上升的幅度較多硫鍵小。用過氧化(oxidation)物和輻射硫化時,其耐寒性優于有效硫化體系和傳統硫化體系,這是因為過氧化物硫化膠的體積膨脹(inflate)系數較大。過氧化物硫化膠的體積膨脹系數為6.04×10-4/℃,而硫磺硫化膠的體積膨脹系數為4.56×10-4/℃.體積膨脹系數大,可使鏈段活動的自由空間增加,有利于玻璃化溫度降低。另外,過氧化物硫化時,形成牢固的、短小的C-C交聯鍵,而用硫磺硫化時,則會形成牢固度較小,長度較大的多硫鍵,因此在發生形變時,要克服分子間作用力會更大一些,同時弱鍵發生畸變,這樣就增加了滯后損失(loss),增大了蠕變速率,硫化膠中的黏性阻力部分比過氧化物硫化膠更大一些。也就是說,用硫磺硫化的橡膠中,分子間的作用力要大得多,這正是硫化膠耐寒性較差的原因。

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