




橡胶硬化后,其尺寸确实有可能发生变化,但变化的程度和方向(变大或变小)取决于硬化的具体原因和机制。以下是一些常见的情况:
1.交联固化(热固性橡胶):
*主要机制:这是橡胶制品(如轮胎、密封圈)常见的硬化过程。通过加热和添加硫化剂等,橡胶分子链之间形成化学交联键(桥接),使原本柔软、可塑的线性分子网络变成坚固的三维网状结构。
*尺寸变化:通常伴随轻微的收缩。形成交联键时,分子链被“拉紧”并更紧密地排列,导致整体体积略微减小。收缩率取决于橡胶种类、配方(特别是填料含量)和硫化条件(温度、压力、时间)。填充剂(如炭黑、二氧化硅)可以显著降低这种收缩。在尺寸要求的应用中,这种收缩必须被考虑并在模具设计中予以补偿。
2.溶剂挥发(某些橡胶胶粘剂或涂层):
*主要机制:一些橡胶制品(如溶剂型胶水、某些涂料)在制造或应用时含有挥发性溶剂(稀释剂)。硬化过程实质上是溶剂逐渐挥发到空气中。
*尺寸变化:必然导致显著的收缩。橡胶固体本身占据的体积远小于含有溶剂的混合物。随着溶剂分子离开,橡胶网络塌陷、紧密堆积,导致制品体积和尺寸明显缩小。收缩程度与初始溶剂含量直接相关。
3.物理老化(玻璃化转变):
*主要机制:某些橡胶(特别是那些玻璃化转变温度较高的)在低于其Tg的温度下长期存放时,分子链段的活动性降低,分子链会缓慢地趋向更紧密、更稳定的堆积状态。
*尺寸变化:通常伴随轻微的收缩。分子链排列更致密,宏观表现为材料变硬、变脆,体积略微减小。这个过程非常缓慢。
4.化学老化(氧化降解):
*主要机制:橡胶暴露在氧气、臭氧、紫外线、高温等环境中,分子链会发生断裂(降解)、交联(硬化)或两者同时发生。氧化老化通常导致材料变硬、变脆。
*尺寸变化:比较复杂,表面硬化处理定制,可能收缩也可能膨胀:
*以交联为主的老化:类似于硫化,可能引起轻微收缩。
*以断链(降解)为主的老化:分子链断裂可能导致结构松散,甚至产生空穴或裂纹,有时表现为轻微的膨胀或尺寸不稳定。严重时,表面会出现龟裂。
*综合效应:实际老化往往是多种反应并存,尺寸变化取决于哪种机制占主导。此外,老化产生的低分子量物质或气体也可能影响体积。
总结:
橡胶硬化后尺寸是否会变,是“通常会变”。常见的是收缩(交联固化和溶剂挥发),但在老化过程中也可能出现轻微膨胀或不稳定。变化的幅度可以从几乎可忽略不计(如填充良好的硫化橡胶轻微收缩)到非常显著(如高溶剂含量的胶粘剂固化)。理解硬化的具体原因(是设计好的硫化过程,还是意外的老化或溶剂挥发)对于预测和控制尺寸变化至关重要。在工程应用中,必须充分考虑这些因素以确保产品的尺寸精度和功能性。

哪些橡胶容易做高硬度
以下是几种容易实现高硬度(通常指邵氏A硬度90以上,甚至可达邵氏D级)的橡胶材料及其特性,总结如下:
1.聚氨酯橡胶(PU):
*选择:聚氨酯橡胶,尤其是浇注型聚氨酯(CPU)和热塑性聚氨酯(TPU),是制造极高硬度橡胶制品的材料。
*硬度范围广:其硬度范围非常宽泛,表面硬化处理多少钱,可以轻松达到邵氏A90以上,并且能进入邵氏D的范畴(例如D40至D80),这是很多传统橡胶难以企及的。
*优异性能:在保持高硬度的同时,聚氨酯还具有出色的耐磨性(远超普通橡胶)、高弹性模量、良好的抗压缩变形性、较高的拉伸强度和撕裂强度。它还耐油、耐臭氧、耐老化。
*加工方式:CPU适合浇注成型复杂大型件;TPU则可通过注塑、挤出等工艺生产。
*应用:广泛应用于高耐磨、高承载部件,如工业滚轮(粉碎机、输送机)、密封圈、耐磨衬板、鞋底、体育用品、液压密封件等。
2.高填充天然橡胶(NR)或丁苯橡胶(SBR):
*基础材料:天然橡胶和丁苯橡胶本身硬度范围中等(NR约A40-80,SBR约A50-80)。
*提高硬度途径:通过大量填充炭黑、白炭黑(二氧化硅)、碳酸钙等补强剂和非补强填料,可以显著提高其硬度,理论上可以达到A90甚至更高。
*代价:高填充会牺牲橡胶的弹性、伸长率、回弹性和低温性能,材料会变得非常僵硬甚至脆硬。耐磨性虽因炭黑补强而提升,但综合物理性能不如聚氨酯。加工性能和动态生热也会变差。
*应用:用于对弹性要求不高但需要一定硬度和成本较低的场合,如某些垫片、硬质胶辊芯层、地板等。
3.(NBR):
*中等硬度基础:以其优异的耐油性著称,其硬度通常在A50-90之间。
*实现高硬度:通过高填充(炭黑、白炭黑)和调整硫化体系(如使用硫化剂),NBR的硬度可以提升到A90左右。
*性能影响:高硬度NBR的弹性和低温屈挠性会显著下降。但其耐油、耐溶剂性得以保留。
*应用:主要用于需要高硬度和耐油性的密封件、垫圈、印刷胶辊等。
4.其他橡胶(有限度):
*氯丁橡胶(CR):硬度范围A40-90,表面硬化处理,通过高填充可接近A90,但物理性能下降明显。
*三元乙丙橡胶(EPDM):硬度范围A40-90,高填充可达A90左右,但弹性损失大,表面硬化处理厂家,主要用于耐候件。
*氟橡胶(FKM):硬度范围A70-90,通过配方调整可达到A90,但成本高昂,主要用于环境。
*氯磺化聚乙烯(CSM)、酯橡胶(ACM):硬度范围较宽,通过填充可达A80-90,但不如PU容易且性能均衡。
总结:
对于要求硬度在邵氏A90以上甚至进入邵氏D范围的应用,聚氨酯橡胶(PU)是实现且综合性能(尤其是耐磨、抗压、强度)的材料。天然橡胶、丁苯橡胶、等可以通过大量填充达到较高硬度(A90左右),但会显著牺牲弹性、伸长率等关键橡胶特性,变得僵硬。选择哪种材料还需根据具体的应用场景(如是否需要耐油、耐候、成本)和性能要求(弹性、耐磨性、动态性能)来决定。

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