Die Elastizität von Gummi ist ein wichtiger Indikator für die Messung der dynamischen Eigenschaften von Gummimaterialien, der sich direkt auf die Lebensdauer und die Leistung von Produkten wie Autoreifen, Stoßdämpfer und Gummimatten auswirkt. Mangelnde Elastizität kann zu Energieverlusten und Leistungsverlust führen, daher ist die Optimierung der Elastizität von Gummi ein wichtiges Ziel bei der Formulierung und der Prozessverbesserung. In diesem Artikel werden die Faktoren, die die Elastizität von Gummi beeinflussen, eingehend analysiert und fünf Optimierungsstrategien vorgeschlagen, die Gummipraktikern helfen, die Produktqualität zu verbessern.

1. Regulierung der Vernetzungsdichte

 (1) Beziehung zwischen Vernetzungsdichte und Resilienz

Die Vernetzungsdichte bezieht sich auf den Grad der Verbindung zwischen den Molekülketten von Gummi, die sich direkt auf die Elastizität, Festigkeit und Rückelastizität von Gummi auswirkt. Die angemessene Vernetzungsdichte ermöglicht es Gummi, sich nach der Kraft schnell wiederherzustellen und eine gute Elastizität aufrechtzuerhalten. Studien haben gezeigt, dass eine zu niedrige Vernetzungsdichte zu lockeren Verbindungen zwischen molekularen Ketten und schlechter Rückelastizität führen kann. Eine zu hohe Vernetzungsdichte erhöht die Kautschukhärte und schwächt die Elastizität. Zum Beispiel ist natürlicher Gummi bei einer Vernetzungsdichte von 2,0 × 10 ^ − 3 mol / cm³ um etwa 60% elastisch, während die Vernetzungsdichte auf 4,0 × 10 ^ − 3 mol / cm³ erhöht wird, kann die Elastizität auf 45% sinken.

Methoden zur Regulierung der Vernetzungsdichte

Die Optimierung der Vernetzungsdichte erfordert eine genaue Kontrolle der Schwefelungsmittelmenge, der Schwefelungstemperatur und der Zeit. Die Sulfidationstemperatur ist in der Regel zwischen 150 ° C und 180 ° C geeignet. Die Art und die Menge des Schwefelmittels sind von entscheidender Bedeutung, häufig verwendete Schwefelmittel wie Peroxide, Disulfide usw. Die Konzentration wird normalerweise zwischen 1,5% und 3% kontrolliert. Um die Rückelastizität zu verbessern, kann die Vernetzungsdichte angemessen reduziert werden, aber eine übermäßige Weichung muss vermieden werden.

2. Optimierung der Füllstoffdispersion

 (1) Beziehung zwischen Füllstoff-Dispersion und Resilienz

Die Dispersion von Füllstoffen ist ein wichtiger Faktor, der die Rückelastizität von Gummi beeinflusst. Schlechte Füllstoffstreuung führt zu mikroskopischen Ungleichmäßigkeiten im Inneren des Gummis, erhöht die Energieverbreitung und die innere Reibung und verringert die Widerstandsfähigkeit. Zum Beispiel ist die Partikelgröße von Kohlenschwarz klein, die Oberfläche groß und leicht zu reunieren, und Kohlenschwarz nach der Reunion wird die Wechselwirkung zwischen den molekularen Ketten ungleichmäßig machen und die Gummielastizität und die Rückelastizität verringern. Experimentelle Daten zeigen, dass bei schlechter Diffusion von Kohlenschwarz die Rückelastizität um 10 bis 15% sinken kann.

 (2) Methoden zur Verbesserung der Füllstoffverteilung

Die Verwendung von Dispersionsmitteln: wie Silan-Kopplungsmittel, funktionelle Oberflächenaktive, etc., kann die Füllstoffoberflächeneigenschaften verbessern und ihre gleichmäßige Dispersion fördern. Studien haben gezeigt, dass nach der Verwendung von Dispersionsmitteln die Dispersionsfähigkeit des Füllstoffs um etwa 20% und die Rückelastizität um 5% ~ 10% verbessert wird.

Optimierung des Mischprozesses: Verbesserung der Affinität von Füllstoffen und Gummimassen und Verbesserung der Dispersionsfähigkeit durch erhöhte Mischtemperaturen, verlängerte Mischzeiten oder den Einsatz von Geräten mit hoher Scherkraft.

Verwendung von Nanofillstoffen: Nanofillstoffe sind größer als die Oberfläche und können die Elastizität von Gummi mikroskopisch verbessern. Beispielsweise kann die Reboundleistung um etwa 12% verbessert werden, wenn die Menge des Nano-Kohlenschwarzes um 2% zugesetzt wird.

3. Wählen Sie das richtige Gummi-Substrat

 (a) Vergleich von verschiedenen Gummi

Verschiedene Arten von Gummisubstraten unterscheiden sich erheblich in der Rückelastizität. Die Regeln für die Anordnung der molekularen Ketten von natürlichem Gummi, die Glastemperatur ist niedrig (etwa -70 ° C), die Rückelastizität bei normalen Temperaturen ist ausgezeichnet und kann bis zu mehr als 60% betragen. Synthetischer Gummi wie Buphenel, Neoprene und andere ist wegen der nicht linearen oder steifen Molekülkette und der schlechten Widerstandsfähigkeit, in der Regel unter 50%.

 (2) Wie man das richtige Gummi-Substrat auswählt

Zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit wird empfohlen, bevorzugt natürlichen Gummi als Substrat zu wählen oder eine angemessene Menge an natürlichen oder weichen synthetischen Gummi (z. B. Polyvinylchlorid) zu einem synthetischen Gummi hinzuzufügen. Darüber hinaus können hochelastische Monomere durch Copolymerisation in synthetischen Kautschuk hinzugefügt werden. Bei einem Mischungsverhältnis von Naturkautschuk zu synthetischem Kautschuk von 70:30 kann die Rückelastizität erheblich verbessert werden.

4. Verringerung der Verwendung von Weichmachern und Weichmachern

 (1) Auswirkungen von Weichmachern auf die Rückelastizität

Weichmacher durch Senkung der Gummiverglasungstemperatur, so dass es bei niedrigen Temperaturen elastisch bleibt, aber übermäßige Zugabe verringert das Gummielastizitätsmodul und schwächt die Rückelastizität. Experimente haben gezeigt, dass bestimmte Weichmacher (wie Styrol, Diphenylphosphat), die Menge von 5% erhöht wird, die Resilienz um 2% ~ 4% verringert wird.

 (2) angemessene Verwendung von Weichmachern

Bei der Optimierung der Rezeptur können Sie die Menge an Weichmitteln reduzieren oder die geeigneten Weichmittel wie leichte Mineralöle und Weichmittel auswählen, um die Weichheit und die Elastizität des Gummis auszugleichen. Abhängig von den Bedürfnissen der Umgebung, präzise Berechnung der Weichmittelverbrauch, in der Regel zwischen 5% und 15% gesteuert, um einen erheblichen Rückgang der Widerstandsfähigkeit zu vermeiden.

5. Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit auf Gummi

 (1) Auswirkungen der Temperatur auf die Rückelastizität

Die Elastizität von Gummi ändert sich mit Temperaturänderungen. Gummi wird brüchig bei niedrigen Temperaturen, schlechte Rückelastizität; Gummi wird bei hohen Temperaturen zu weich und verliert Elastizität. Die angemessene Kontrolle der Temperatur während der Produktion und Verwendung kann die Elastizität von Gummi effektiv verbessern. Zum Beispiel kann Naturkautschuk bei Normaltemperatur (25 °C) mehr als 60 % elastisch sein, während es bei Tieftemperaturen (-30 °C) unter 30 % sinken kann.

 (2) Einfluss der Feuchtigkeit auf die Rückelastizität

Eine hohe Luftfeuchtigkeit kann dazu führen, dass Gummi sich ausdehnt, die innere Struktur verändert und die Widerstandsfähigkeit verringert. Die Kontrolle der Feuchtigkeit während der Produktion und Lagerung ist eine wichtige Maßnahme zur Verbesserung der Rückstandsfähigkeit. Im Allgemeinen kann die Feuchtigkeitskontrolle im Bereich von 40% ~ 60% effektiv die Stabilität der Kautschukleistung gewährleisten.

Zusammenfassung

Zu den fünf Optimierungsstrategien zur Verbesserung der Gummielastizität gehören: Regulierung der Vernetzungsdichte, Optimierung der Füllstoffdispersion, Auswahl eines geeigneten Gummisubstrats, Reduzierung des Einsatzes von Weichmachern und Weichmachern sowie Kontrolle der Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Durch die umfassende Regulierung dieser Aspekte kann nicht nur die Elastizität von Gummi verbessert werden, sondern auch seine Gesamtleistung und die Wettbewerbsfähigkeit des Produkts verbessert werden.