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提高橡胶拉伸强度的实用方法

2025/7/27 16:24:23

  在橡胶行业中,拉伸强度常被视为衡量材料质量的重要指标。尽管大多数橡胶制品在实际应用中不会接近其极限拉伸强度,但它依然是评估配方性能的关键参考。本文总结了提升橡胶拉伸强度的一些思路和经验,供橡胶从业者们参考。

  01 选择合适的基础胶料

  基础胶料的选择是关键。应优先选用具有应变结晶特性的弹性体,如天然橡胶(NR)氯丁橡胶(CR)异戊橡胶(IR)氢化丁腈橡胶(HNBR)、聚氨酯(PU)等。这类橡胶本身的结构就有助于提高拉伸强度。

  对于天然橡胶来说,选用1号烟片胶3号烟片胶(在黑炭填充体系中表现更好)通常能取得较高的强度;避免使用如PCTP等化学塑化剂,它们会降低强度。CR则有良好的结晶性,即使填tian充chong剂ji较少也能获得高强度,采用高分子量CR或黄原酸改性的CR更优。

  02 调整橡胶种类及其特性

  不同类型的橡胶通过调整聚合、分子结构和分子量分布也能提升强度。例如:

  SBR:低温乳液聚合、使用高分子量且含油扩展的SBR有助于提高强度。

  NBR:增加结合丙烯腈(ACN)含量(约41%最zui佳jia),选用窄分子量分布、较高黏度的NBR或使用羧基化NBR(XNBR)可增强强度。

  EPDM:选用高乙yi烯xi含量、半结晶、高分子量或采用单点催化剂合成的EPDM,都能明显提升拉伸性能。

  特殊橡胶如氢化XNBR、羧基化HNBR、反应性EPDM、低Mooney气相聚合EPDM也有类似效果。

  03 优化硫化工艺

  良好的硫化工艺是获得高强度的前提。过度或不足硫化都会削xiao弱ruo强度,因此应:

  控制交联密度在最zui佳jia范围;

  避免因压力不足、挥发性组分过多造成的气孔;

  采用逐步降压硫化(step-down cure)防止孔隙和强度下降;

  一些特殊橡胶如HXNBR可通过后硫化进一步提升强度;

  对于NR而言,用CBS替代MBS/TBBS可提高强度和伸长率;

  对于过氧化物硫化体系,加入助交联剂可提高交联密度和强度。

  04 混炼与填料分散

  混炼工艺直接影响填料的分散程度,从而影响强度。应尽可能减少污染和团聚,保证填料充分分散。具体建议包括:

  采用更高表面积、粒径更小的炭黑、白炭黑等填料;

  利用纳米材料如碳纳米管、蒙脱土、纳米粘土、纳米球管等进行补强;

  避免使用非补强性填料(如滑石粉、碳酸钙、白陶土等);

  在SBR/BR、NR/BR、NR/EPDM等共混体系中,通过相混技术合理分配炭黑在不同相之间,也可获得更高强度。

  05 其他工艺与配方调整

  控制混炼温度,避免高温引发胶料降解;

  尽量减少增塑剂、延伸剂用量;

  适当调整配方中高分子链的取向和“二重网络”结构;

  选择合适的纤维(如芳纶、纤维素)增强;

  使用合适的离子型橡胶和离子交联体系;

  在TPV体系中,提高橡胶相的交联度、减小橡胶相粒径并均匀分散,有利于强度提升;

  选择适当粒径的再生胶,并避免大颗粒的再生胎胶以防强度下降;

  合理选用助剂,如抗氧剂可在混炼初期保护分子结构。

  提高橡胶配方的拉伸强度,是配方师综合考虑橡胶种类、填料、硫化体系、混炼工艺和添加剂等多方面因素的结果。只有通过对比实验、科学验证和综合平衡,才能开发出既满足强度要求又兼顾其他性能的高品质配方。

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