添加剂
一些成分被添加到天然和合成橡胶为了获得某些理想的性能。按照惯例,混合配方以指定的量开始弹性体-例如天然橡胶(NR),丁二烯橡胶(BR),或丁苯橡胶(SBR) -按重量给予100件。然后,每种其他成分的量用每100份橡胶重量添加的重量来表示。如果使用两种或两种以上的弹性体,那么它们在配方中显示为100份的分数,例如,“NR, 60份;BR, 40个零件。”当弹性体中含有生产商已经添加的油时,配方中应考虑这种稀释。例如,如果使用SBR 1702,混合配方可以开始“SBR 1702, 137.5重量份”,因为该量的SBR 1702含有37.5重量份的油和100重量份的SBR弹性体。
的治疗方案
最重要的成分是那些,被称为治疗包,导致连系当混合物被“固化”时,会发生反应。为了尽量减少过早固化的风险,它们通常在混合结束时添加。治疗包通常包括硫以及一种或多种“加速剂”(例如,磺胺类、硫脲类或噻唑),使硫的联联反应发生得更快、更有效。当硫的比例加速器小于1时,这个配方被称为"高效硫化”(EV)系统,并使产品具有更短长度的硫联链。电动汽车产品改进弹性但强度较低。
另外两种成分在硫化化学通常被称为“活化剂”氧化锌而且硬脂酸.这些化合物与加速剂一起反应形成硫酸锌复合这反过来又是向二烯弹性体中添加硫并形成硫互连的关键中介。
其他不太广泛使用的联联试剂是硫化合物,称为硫donors-e.g。,四甲基二硫脲-其中引入单硫化物之间的互连聚合物分子,过氧化物特别是过氧化二溴酯。过氧化物在加热时分解形成自由基,自由基从聚合物分子上的基团中提取氢。以这种方式在不同分子上形成的碳自由基然后结合形成碳-碳联链。虽然含有C-C联链的产品更耐热和氧化攻击,但其强度低于含有硫联链的产品。此外,单硫化物链接的产物较弱多硫化合物链接。这一矛盾的结果是,固有的强碳碳联链产生最弱的产物,而固有的弱聚硫联链产生最强的产物由于事实上,薄弱环节会在主链之前在应力作用下断裂,因此弹性体失效分子本身被延迟。
填料
几乎所有能想到的材料都被添加到橡胶中,以降低橡胶的价格并使其变硬。两种颗粒填料是突出的,因为它们也加强弹性体的显著程度。最重要的,几乎普遍使用的,是精细的划分炭黑由油或气不完全燃烧而制备的。炭黑由直径只有10-100纳米(10 - 1000亿分之一米)的小球形颗粒组成,由同心石墨层组成碳.粒子的表面也含有一些氧气而且氢.在制造过程中,粒子链融合在一起,形成扩展的开放“结构”,但尺寸仍然很小。
另一个加强用相似形状和大小的颗粒进行细分割的填料硅(二氧化硅,SiO2),由燃烧四氯化硅或用酸性降水从一个硅酸钠解决方案.
当炭黑和二氧化硅以体积比约30%的浓度添加到混合化合物中时,都能提高弹性模量是橡胶的2到3倍。它们还赋予非凡的韧性,特别是耐磨性,在其他薄弱的材料,如SBR。如果加入更大的量,模量将进一步增加,但强度将开始下降。缺点的强化炭黑或二氧化硅是较低的弹性(回弹性)和降低在弯曲后的初始高刚度。
要使填充物增强,似乎基本粒子必须很小——例如直径10-50纳米——弹性体必须很好地附着在它们上面。如果没有这两种条件中的任何一种,强化力就会减弱。事实上,颗粒尺寸越小(因此表面积越大),观察到的增强效果就越大。目前尚不清楚细颗粒如何能够赋予弹性体化合物高强度和韧性。增强和增韧可能与高应力弹性体分子从填料颗粒上的脱粘有关,从而降低聚合物链上的应力推迟灾难性的骨折。