橡膠的溶解與溶脹對橡膠制品的性能影響

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橡膠的溶解與溶脹對橡膠制品的性能影響

根據(jù)有機化學(xué)的知識，有機溶劑可以親和高分子有機物，但是有的高分子有機物是不容易溶解的，他們會吸附溶劑分子而使體積膨脹;親水性的高分子物質(zhì)也會吸收水分子而體積膨脹，這就是所謂極性物質(zhì)的溶脹性。溶脹性也可從相似相溶原理得到解釋，它們在接觸時或在一定壓力、溫度下會具有互溶作用，但和分子間的引力無關(guān)。

二、橡膠的溶解與溶脹

未硫化的橡膠可以溶于與其溶解度參數(shù)相近的溶劑中。對硫化膠而言，由于化學(xué)交聯(lián)使橡膠大分子聯(lián)接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故在溶劑中僅能吸收溶劑逐漸脹大并達到平衡值(最大溶脹)。這種現(xiàn)象稱為橡膠的“溶脹”。溶脹后的體積可達橡膠體積的數(shù)倍。并伴隨機械強度的損失。硫化膠的最大溶脹與其交聯(lián)密度有關(guān)。在吸收溶劑時，硫化橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也脹開而產(chǎn)生將溶劑擠出網(wǎng)外的彈性收縮力，當(dāng)溶劑擴散滲入的壓力與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的彈性收縮力相等時，即達到溶脹平衡。

由于液體浸入橡膠的深度是接觸時間平方根的函數(shù)，因此，即使橡膠對所接觸的液體無特別阻抗能力，如果橡膠制件本身有一定的體積，也能使其有一定的使用壽命。

溶脹性能是橡膠或聚合物的共性之一。在某些溶劑中，交聯(lián)的橡膠或者是其他的聚合物一般不會溶解，但是溶劑分子會進入到高分子鏈的空隙中，增大了鏈段間的體積，所以聚合物的體積因膨脹而溶脹。橡膠溶脹后一般力學(xué)性能會大幅下降。溶脹性是橡膠的一個很重要的性質(zhì)，所以，橡膠應(yīng)盡量避免和極性相似的溶劑接觸。

三、橡膠溶脹性表現(xiàn)

(1)無限溶脹：線型聚合物溶于良性溶劑中，能無 限制吸收溶劑，直到溶解成均相溶液為止。所以溶解也可看成是聚合物無限溶脹的結(jié)果。例如天然橡膠在汽油中溶脹。

(2)對于交聯(lián)聚合物以及在不良溶劑中的線性聚合物來講，溶脹只能進行到一定程度為止，以后無論與溶劑接觸多久，吸入溶劑的量不再增加，而達到平衡，體系始終保持兩相狀態(tài)。例如丁腈橡膠(是一種合成橡膠)能在液化二甲醚有機溶液中的溶脹。

四、各種橡膠和溶劑的溶解度參數(shù)

五、橡膠耐油性與橡膠溶解度：

橡膠的耐油性主要是橡膠產(chǎn)品的SP值有關(guān)，如果橡膠產(chǎn)品與油的SP值相差很大則其耐油性能越好。

NBR的SP值與礦物油的差別最大，所以一般的密封產(chǎn)品都是以NBR料做的。同時NBR的耐油性能與其睛基含量有關(guān)。

六、橡膠溶脹對橡膠制品的影響：

丁腈橡膠在液化二甲醚有機溶液中的溶脹機理大致可以理解為：打開鋼瓶的閥門時，瓶內(nèi)的液化二甲醚與閥門內(nèi)的丁腈橡膠密封圈接觸，丁腈橡膠會發(fā)生溶脹;當(dāng)關(guān)閉鋼瓶閥門后，閥門內(nèi)部逐漸“干燥”，丁腈橡膠溶脹性逐漸衰退，橡膠的體積會有所收縮，隨著閥門打開次數(shù)的增多和液化石油氣中摻混二甲醚含量的加大，丁腈橡經(jīng)過多次“溶脹;收縮”的應(yīng)力循環(huán)，橡膠應(yīng)力下降，老化加快，最終橡膠彈性失效而密封性能降低，從而導(dǎo)致閥門漏氣。