一. 拉伸强度
拉伸强度表征制品能够抵抗拉伸损坏的极限能力
· 橡胶的拉伸强度:
未填充硫化胶:聚氨酯橡胶PUR>天然橡胶NR/异戊IR>氯丁橡胶CR>丁基橡胶IIR>氯磺化聚乙烯CSM>丁晴橡胶NBR/氟橡胶FKM>顺丁橡胶BR>三元乙丙橡胶EPDM>丁苯橡胶SBR>丙烯酸酯橡胶ACM>氯醇橡胶CO>硅橡胶Q
填充硫化胶:聚氨酯橡胶PUR>聚酯型热塑性弹性体>天然橡胶NR/异戊IR>SBS热塑性弹性体>丁晴橡胶NBR/氯丁橡胶CR>丁苯橡胶SBR/三元乙丙橡胶EPDM/氟橡胶FKM>氯磺化聚乙烯CSM>丁基橡胶IIR>顺丁橡胶BR/氯醇橡胶CO>丙烯酸酯橡胶ACM>硅橡胶Q
在快速形变下,橡胶的拉伸强度比慢速形变时高;高温下测试的拉伸强度,远远低与室温下的拉伸强度.
· 硫化系统的影响
对常用的软质硫化胶而言,欲通过硫化系统进步拉伸强度时,应选用硫磺-促进剂的传统硫化系统,并适当进步硫磺用量.同时促进剂选用噻唑类如M,DM与胍类并用,并适当添加用量.
· 填充系统的影响
*填料的粒径越小,比表面积越大,表面活性越大,则补强作用越好.
*结晶型(如天然橡胶)为根底的硫化胶,拉伸强度随填充剂用量增大,可呈现单调下降.
*非结晶型(如丁苯橡胶)为根底的硫化胶,拉伸强度随填充剂用量增大而增大,到达大值,然后下降.
*低不饱和度橡胶(如三元乙丙橡胶,丁基橡胶)为根底的硫化胶,拉伸强度随填充剂用量增大而增大,到达大值后可以保持不变.
*对热塑型弹性体而言,填充剂使其拉伸强度下降.
*一般情况下,软质橡胶的碳黑用量在40-60份时,硫化胶的拉伸性能比较好.
· 软化系统的影响
总的来说,加入软化剂会下降硫化橡胶的拉伸强度.但软化剂数量不超越5份时,硫化橡胶的拉伸强度有可能增大.由于含有少量软化剂,可以使碳黑的分散作用好.
*芳氢油对非极性的不饱和橡胶(异戊橡胶,顺丁橡胶,丁苯橡胶)硫化胶的拉伸强度影响小.用量5-15份
*石蜡油对非极性的不饱和橡胶(异戊橡胶,顺丁橡胶,丁苯橡胶)硫化胶的拉伸强度影响大.
*对极性的不饱和橡胶(如丁晴橡胶,氯丁橡胶),好选用芳氢油和酯类软化剂(如DBP,DOP等)
· 进步硫化胶拉伸强度的其他办法:
*橡胶和某些树脂共混;如天然胶,丁苯橡胶和高苯乙烯树脂共混.天然胶和聚乙烯共混.丁晴橡胶和聚氯乙烯共混,乙丙橡胶与聚丙烯共混.
*橡胶的化学改性.
*填料的改性==>运用表面活性剂或偶联剂.
二.撕裂强度
是由于材料中的裂纹或裂口受力时迅速扩大开裂而导致损坏的现象.
· 各种橡胶(硫化胶)的撕裂强度:
天然橡胶NR>聚酯型热塑性弹性体>异戊橡胶IR>聚氨酯橡胶PUR>氯醇橡胶CO>丁晴橡胶NBR>丁基橡胶IIR>氯丁橡胶CR>氯磺化聚乙烯CSM>SBS热塑性弹性体>顺丁橡胶BR>丁苯橡胶SBR>三元乙丙橡胶EPDM>氟橡胶FKM>硅橡胶Q>丙烯酸酯橡胶ACM
· 撕裂强度和硫化系统的联系:
*撕裂强度和交联密度的联系有一个极大值,一般随交联密度的添加,撕裂强度增大,并呈现一个极大值;然后随交联密度的添加,撕裂强度急剧下降.和拉伸强度类似，但佳撕裂强度的交联密度不拉伸强度到达佳值的交联密度要低。
*应选用硫磺-促进剂的传统硫化系统,硫磺用量2.0-3.0份.
*促进剂选用中等活性,平整性好的种类,如DM,CZ等; 过硫影响大.
*在天然橡胶中,如果用有效硫化系统代替普通硫化系统时,撕裂强度显着下降.但过硫影响不大.
· 撕裂强度和填充系统的联系:
*随碳黑粒径的减小，撕裂强度添加。
*结构度低的碳黑对撕裂强度的进步有利。
*在天然橡胶中添加高耐磨碳黑的用量，可以使撕裂强度增大。
*在丁苯橡胶中添加高耐磨碳黑的用量（60-70份），呈现大值，然后逐渐下降。
*一般合成橡胶特别是丁基橡胶，运用碳黑补强时，都可以显着的进步撕裂强度。
*运用各向同性的补强填充剂，如碳黑，白碳黑，白艳华，立德粉和氧化锌等，可以获得较高的撕裂强度。
*而运用各向异性的补强填充剂，如陶土，碳酸镁等则不能获得较高的撕裂强度。
*某些偶联剂改性的无机填料，如用羧化聚丁二烯CPB改性的碳酸钙，氢氧化铝，也能进步丁苯橡胶的撕裂强度。
软化系统对撕裂强度的影响
*通常加入软化剂会使硫化胶的撕裂强度下降，尤其是石蜡油对丁苯橡胶硫化胶的撕裂强度极为晦气。而芳氢油则可以保证丁苯橡胶硫化胶的撕裂强度。
*选用石油系软化剂作为丁晴橡胶和氯丁橡胶的软化剂时，应运用芳氢含量高于50-60%的高芳氢油，而不能运用石蜡油。
三.定伸应力和硬度
高定伸应力橡胶:氯丁橡胶,丁晴橡胶,聚氨酯橡胶,结晶型橡胶如天然橡胶等.
·
*不论是纯胶硫化还是填充硫化胶,随交联密度添加,定伸应力和硬度也随之直线上升.
交联密度的大小通常是通过调整硫化系统中的硫化剂,促进剂,助硫化剂,活性剂等配合剂的种类和用量类实现.
有的促进剂只有一种功用,有的促进剂具有多种功用;如秋兰姆类,胍类和次磺酰胺类促进剂的活性很高.其硫化胶的定伸应力也比较高.
TMTD具有多种功用,兼有活化,促进及硫化作用,因此TMTD可以有效的进步定伸应力.
在配方规划中,为了保持硫化胶定伸应力恒定不变,需要减少多硫键含量而减少硫磺用量时,应当添加促进剂用量.使硫磺用量和促进剂用量之积(硫磺数量*促进剂用量)保持恒定.
· 填充系统和定伸应力的联系:
*不同类型的填料对硫化胶定伸应力和硬度的影响是不同的:粒径小,活性大的填料,硫化胶定伸应力和硬度进步的起伏较大.随填料用量的添加,定伸应力和硬度也随之增大.
*结构性高的碳黑其定伸应力也高.
*一般来说,硫化胶的硬度随填料用量的添加而增大.
四.磨耗
耐磨耗性表征硫化胶抵抗摩擦力作用下因表面损坏而使材料损耗的能力.
橡胶的磨耗主要以下三种形式:
1.磨损磨耗
2.疲惫磨耗
3.卷曲磨耗
硫化胶的耐磨耗性与拉伸强度,定伸应力,撕裂强度,疲惫性能以及粘弹性能有关.
定伸应力对不同类型的磨耗有不同的影响.定伸应力高时,摩擦表面上的凸它压入橡胶深度小,抗变形能力强,摩擦系数小,并且橡胶表面刚性大,不易打皱而引起卷曲,对磨损磨耗和卷曲磨耗有利.
进步硫化胶的弹性,耐磨耗性也会随之进步.
· 胶种的影响:
*在通用的二烯类橡胶中,其硫化胶的耐磨耗性如下:
*顺丁橡胶>溶聚丁苯橡胶>乳聚丁苯橡胶>天然橡胶>异戊橡胶
顺丁橡胶硫化胶的耐磨耗性随顺式链节(1,4结构)含量的添加而进步
*丁苯橡胶弹性,拉伸强度,撕裂强度都不如天然橡胶,但却优于天然橡胶.
丁苯橡胶耐磨耗性随分子量的添加而进步.
丁晴橡胶硫化胶的耐磨耗性比异戊橡胶好,其耐磨性随丙烯晴含量添加而进步.羧基丁晴胶耐磨耗性好.
乙丙橡胶硫化胶的耐磨耗性,和丁苯橡胶相当,随生胶门尼粘度的进步,其耐磨耗性也随之进步.
丁基橡胶硫化胶的耐磨耗性,在20度时和异戊橡胶相近;但当温度升至100度时,耐磨耗性急剧下降.丁基橡胶选用高温混炼时,硫化胶的耐磨耗性明显进步.
以氯磺化聚乙烯为根底的硫化胶,具有较高的耐磨耗性,高温下的耐磨耗也好.
丙烯酸酯橡胶为根底的硫化胶,比丁晴橡胶硫化胶略微差一点
聚氨酯橡胶是所有橡胶中在常温下耐磨耗性好的一种.在高温下耐磨耗性急剧下降.
胶种: 磨耗量/MG
PUR 0.5-3.5
NBR 44
CR: 280
NR 146
SBR 177
IIR 205
· 硫化系统和耐磨耗性的联系
硫化胶的耐磨耗性随硫化剂用量增大有一个大值,耐磨耗性到达佳状态时的佳硫化程度,随碳黑用量增大及结构性进步而下降.
一般硫磺+促进剂CZ系统的耐磨耗性比较好.
以DTDM+硫磺(低于1.0份)+促进剂NOBS系统硫化胶耐磨耗性和其他力学性能比较好
以硫磺+CZ(主促进剂)+TMTD+DM+D(副促进剂)硫化天然胶时,硫磺用量1.8-2.5份.
以顺丁胶为主的胶料,硫磺用量为1.5-1.8份.
· 填充系统和耐磨耗性的联系
通常硫化胶的耐磨耗性随碳黑粒径减小，表面活性和分散性的添加而进步。
在EPDM 胶料中添加50质量份的SAF 和ISAF碳黑的硫化胶，其耐磨耗性比填充等量FEF碳黑的耐磨性进步一倍。
各种橡胶的佳填充量：BR》充油SBR》不充油SBR》IR》NR
用硅烷偶联剂处理的白碳黑也可以进步硫化胶的耐磨耗性。
· 软化剂对硫化橡胶耐磨耗性的影响
通常在胶料中加入软化剂能下降硫化胶的耐磨耗性。
充油丁苯橡胶（SBR-1712）的硫化胶耐磨耗性比SBR-1500高1-2倍。
总的来说，在天然橡胶中和丁苯橡胶中选用芳径油，对耐磨耗的损失较小。
· 耐磨耗性与防护系统的联系
在疲惫磨耗的条件下，胶料中添加防老剂可以进步硫化胶的耐磨耗性。
防老剂好选用能防止疲惫老化的种类，具有优异的防臭老化的对苯二胺类防老剂，尤其是1019NA，作用突出。防老剂H，DPPD也有防止疲惫老化的作用，但由于喷霜限制其运用。
防老剂D对NR也有防止疲惫老化的作用。但对SBR无效。
在SBR中，防老剂IPPO对其疲惫老化有防护作用。
除N010NA 外，UOP588（6PPD），DTPD，DPPD/H等也均有一定的防止疲惫老化的作用。
五.弹性
在通用橡胶中,顺丁橡胶，天然橡胶的弹性好.
为下降天然橡胶的结晶能力,在天然橡胶中并用顺丁橡胶,可以使硫化胶的弹性添加.
· 弹性和硫化系统的联系
随交联密度的添加,硫化胶弹性增大,并呈现大值,交联密度继续增大,弹性则呈下降趋势.适当进步硫化程度对弹性有利,也就是说硫化剂和促进剂的用量可以适当添加.
高弹性硫化系统的配合.选用硫磺+次磺酰胺例如S:CZ=2:1.5或硫磺/胍类S:DOTG=4:1.0
· 弹性和填充系统的联系
橡胶的弹性完全是橡胶分子供给的,所以进步含胶率是供给高弹性的直接有效的办法.但为了下降成本,还要选用适当的填料.
碳黑粒径越小,表面活性越大,补强性能越好的碳黑,对硫化胶的弹性越晦气.