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橡胶材料特性

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一、橡胶材料特性

● 高弹性(含双键)

● 机械强度高,具有减震、吸震性能

● 较高的可挠性、耐磨性

● 不透水、不透气

● 某些合成橡胶具有耐油、耐化学品腐蚀性

● 耐热、耐寒、耐燃、耐老化、耐辐射

二、常用橡胶的品种、性能和用途

氯丁橡胶(CR)氯丁二烯作单体、乳液聚合而成的聚合体优良的抗氧、抗臭氧性,耐油、耐溶剂以及耐老化性、气密性好等优点,缺点:耐寒性差,电绝缘性差,成本相对较高用于制作要求抗臭氧、耐老化性高的电缆护套;耐油、耐化学服侍的胶管各种密封圈
丁腈橡胶(NBR)丁二烯和苯乙烯的共聚体耐汽油及脂肪烃油类的性能好。耐 热性、气密性耐磨性均较好,耐寒性、耐臭氧性差耐油制品,如耐油的胶管、密封圈等
乙丙橡胶乙烯和丙稀的共聚体,一般分为二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶(EPDM)耐化学稳定性很好,耐臭氧、耐老化性能优异。缺点:粘着性差,硫化缓慢化工设备衬里、电线电缆包皮、密封条等
氟橡胶(FPM)由含氟单体工具而得的有机弹性体耐油性最好,机械性能、耐臭氧、耐大气老化性均较好,但弹性和透气性较低,加工性差且价格昂贵用于国防工业制作飞机火箭上的耐真空、耐高温、耐化学腐蚀的密封材料
聚氨酯橡胶(UR)聚酯与二异氰酸酯类化合物聚合而成耐磨性最好,弹性好,耐油性优良。缺点耐温性差,耐水、耐酸碱性差轮胎及耐油零件、垫圈及耐磨要求高的件
氯化氯乙烯橡胶(CM或CPF)乙烯、氯乙烯与二氯乙烯的三元聚合体流动性好,易加工;优良的耐大气老化性、耐臭氧性。缺点:弹性差、压缩变形较大,电绝缘性差胶管、胶带

三、常用橡胶的优缺点

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四:各橡胶性能比较

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五、橡胶类材料的主要性能指标

1)、 密度

● 标准:GB/T 533-91、DIN 53479和ISO 2781-1988

● 密度对于橡胶来说不是一个很重要的指标参数

● GB标准:测试原理就是阿基米德定理,试样的密度=试样在空气中的质量/(试样在空气中的质量-试

样在水中的质量)*蒸馏水的密度

● 测试方法A:无孔隙的硫化橡胶试样的测试方法

● 测试方法B:适用于有孔隙的硫化橡胶

● 不测定橡胶的相对密度


2)、邵氏A硬度

● 标准:GB/T 531-92、DIN 53505和ISO 7619-1986

● 上述三个标准基本通用

● 试样尺寸要求

(GB标准) 1、厚度不小于6mm,上下面平行,如果厚度达不到要求时,可用同样胶片重叠起来测定,但不得超过三层。    

           2、试样上的每一个点只准测量一次,测量点间距离不小于6mm,与试验边缘的距离均不小于12mm。

(DIN标准)3、试样要求直径为30mm的圆片

           4、在试样的三个不同位置测量厚度,测量部位之间的距离≥5mm,且离开试样的距离应≥13mm

3)、拉伸强度/断裂伸长率

● 试样规格及试验规范:

(GB标准) 1、有四种样块尺寸,以总长分:115、75、35、50(mm),1、2、4型厚度2.0±0.2mm,3型厚度1.0±0.1mm

            2、试样的初始标距分别为:25.0±0.5mm、20.0±0.5mm、10.0±0.5mm、10.0±0.5mm

            3、厚度的测量,样条中心、标线附近两点的三者的平均值

       4、拉伸速度:1、2型500±50mm/min;3、4型200±20mm/min

      5、例外有一种不常用的环形样块

实验仪器:万能拉伸机

● 说明:虽然试样的种类对于试验结果有影响,但是并不是完全没有可比性,就1型和2型试样而言,测试结果基本一致。

4)、常见的拉伸样条-500mm/min

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5)、热空气老化

● 标准:GB 3512-83、DIN 53508和ISO 188

● 试验规范:

● (GB标准)1、温度:50、70、100、120、150、200、300℃

          2、时间 :24、48、72、96、144h或更长时间

          3、温度稳定后,把样试呈自由状态悬挂在老化试验,每两个试样之间的距离不小于5mm,试样与箱壁之间的距离不小于70mm

          4、试样放入恒温的老化向后,即开始计算老化时间

          5、取出的试样在温度23±2℃下停放4至96h


● (DIN标准)和GB标准要求一致

● 热空气老化试验的目的是为了检测橡胶在人工老化后的硬度、拉伸轻度、

● 断裂伸长率等物理性能的变化来判断其橡胶的耐老化性能。

● 实验仪器:老化试验箱

● 说明:老化试验非常重要,但是老化温度和老化时间的确定比较困难。

6)、压缩永久变形

● 标准:GB 7759-91、DIN 53517和ISO/R815

● 试样尺寸及试验规范

● (GB标准)1、硬度在50以下,压缩40%,硬度在50~75之间30%,硬度在75以上,压缩20%;对应于限位器的高度分别为6±0.02mm、7±0.02mm、8±0.02mm

          2、试样为圆柱体,压缩直径为10±0.2mm,高为10±0.2mm

          3、到达规定时间,从恒温箱中取出夹具或容器,在室温下冷却2h,然后打开容器、夹具,取出试样,在自由状态中停放1h

          4、时间可选:24、48、72、96、120、144、168h;温度可选:70、85、100、125、150、175、200、225、250℃

● 说明:压缩永久变形对运动件是一项很重要的指标,比如橡胶吊环、橡胶衬套等,而且压缩比、试验温度、试验时间都是比较重要的参数。

7)、脆性温度-一定条件下,试样受冲击产生破坏时的最高温度

● 标准:GB/T 1682-94、DIN 53520和ISO

● 试样尺寸及试验规范:

● ( GB 标准)1、样块的尺寸为25± 0.5mm×6.0±0.5mm×2.0±0.3mm,且样块的表面应光滑,无外来杂质及损伤

              2、试样冷却时间为3.0min

              3、冲击器应在半秒钟内冲击样块

              4、将样块按冲击方向弯曲成180度,仔细观察有无裂纹

              5、定点试验比找点试验简单很多

● 试验设备:本设备由工作台、升降夹持器、冲击装置、低温测温计、盛装冷冻介质(工艺酒精+干冰或液氮)的低温瓶、搅拌器等部分组成。

● 说明:没有找到DIN和ISO标准。橡胶的脆性温度和耐低温性能有很强的联系,但是并没有完整的一致性。

8)、耐臭氧

● 标准:GB 7762-87、DIN53509-1和ISO 1431/1-1980

● 试样尺寸及试验规范:

● (GB标准)1、试样尺寸有两种:矩形试样70~100mm×10±0.5mm×2.0±0.2mm(有效长度应大于40mm);哑铃形试样一般采用1型和2型

            2、臭氧浓度的选择:25、50、100、200、500、1000pphm以上(允许有10%的偏差);温度以40±2 ℃为最佳,也可以选择其他试验温度,但是不能超过60 ℃;臭氧的流速平均不少于8mm/s,最宜在12~16之间

            3、伸长率一般采用20%,也可以采用其他的伸长率

            4、试样在拉伸之后在标准温度的无臭氧的暗室中静置24~48小时,试样在通入臭氧前恒温处理15min

● 试样设备:臭氧老化仪。

● 说明:臭氧老化试验的目的是研究橡胶在臭氧作用下的老化规律,快速鉴定硫化橡胶的耐臭氧老化性能,评价抗臭氧老化剂的防护作用,或为提高橡胶制品的使用寿命提供依据。

9)、撕裂强度

● 标准:GB/T 529-91、DIN 53507和ISO 34-1979

● 试样尺寸及试验规范:

● (GB标准)1、样块有三种:直角形试样(割口或不割口)、裤形试样、新月形试样,不同类型的试样测定的试验结果无可比性

            2、裤行试样割口在试样宽度中心线上,深度为40±5mm;直角形试样,割口深度为1.0±0.2mm;新月形试样,割口深度为1.0±0.2mm

            3、试样的厚度为2.0±0.2mm的模压样品上裁取

            4、裤形试样的拉伸速度为100±10mm/min,直角形和新月形试样的拉伸速度为500±50mm/min

● 设备:万能拉伸机

● 说明:没有找到DIN和ISO标准

10)、耐磨性(旋转辊筒式耐磨机)

● GB 9867-88、DIN 53516和ISO 4649-1985

● 试样尺寸及试验规范:

● (GB标准)1、试样为圆柱体,其直径为16±0.2mm,高为6~10mm

            2、磨损指数和相对磨损体积都有一个标准胶,其配方有专门的要求

            3、将称量好的试样放入夹持器中,并使试样从夹持器中伸出的长度为2±0.1mm,用10±0.2N的垂直作用力把试样紧压在辊筒上

            4、当磨损行程达40m时自动停机,试验结束,如果在40m行程中试样磨损量大于400mg,可以分为两端时间进行

● (DIN标准)1、试样为圆柱体,直径:15.8~16mm,厚度:≥6mm

             2、其他的规定和国标一样

● 实验仪器:辊筒式磨损机

● 说明:本试验是评价弹性抗磨损的测试方法,对于运动件其项指标尤为重要

11)、耐液体试验

● 标准:GB/T 1690-92和ISO 1817-1985

● 试验规范

● (GB标准)1、试验液体的选择:1、2、3号标准油,定点的商品油,其他配制成的混合试样

● 液体

            2、浸泡温度和浸泡时间有很多的选择,而且可以浸泡一个或几个周期

            3、体积、质量变化的测定,样块尺寸25.0±0.1mm×25.0±0.1mm×2.0±0.2mm

            4、尺寸变化的测定,样块尺寸:长50.0±0.5mm,宽为25.0±0.5mm,厚为2.0±0.2mm

            5、表面积变化的测定,样块尺寸:边长为8mm,厚为2.0±0.2mm的平行四边形

            6、试样浸泡后物理性能的测定,样块尺寸按前面的硬度、拉伸试验的样块相同

● 说明:没有找到DIN标准,但是应该没有什么区别。耐液体试验对于底盘和发动机部分的橡胶材料要求较高,对于车身附件一般没有太严的要求

12)、耐油漆性、耐腐蚀性等其他要求

● 首先说明,找不到相关的标准,只是在一些供应商的自检报告上

● 有此项检测内容,简单地做一下介绍

● 耐油漆性能,具体试验不是很清楚,指标为无电晕现象,这主要

● 是对于车身附件类橡胶材料而言,尤其是门框密封条

● 耐腐蚀性,在铜电极作用下试样不变黑或不腐蚀,允许轻微变色

● 污染性 ,国标为GB/T 12426 ,主要是准对橡胶密封条而言的,试

● 验条件63℃×100h荷重4.41N ,指标是无

六、橡胶在汽车上的应用概况

● 汽车轮胎

● 密封制品:密封条、油封和O形圈、密封圈、

● 皮碗、防尘罩、衬垫

● 胶管

● 胶带

● 减震块

七、电器用橡胶

● EPDM:风窗洗涤器总成、后除霜正极线束、后除霜负极线束、电平正极线、电平负极线束总成、前舱线束总成、左右前门线束总成、左右后门线束总成、后背门线束总成、室内顶灯线束总成、发动机线束总成、后盖线束、安全气囊线束

● NR:雨刮器刮片、堵件

● PVC:各线束总成,进风口外壳保护

八、EPDM简介

● 三元乙丙橡胶,简称EPDM是乙烯与丙稀的共聚物,乙丙共聚物中不含双键,需加入第三单体引入双键,提高了乙丙橡胶的硫化速度。由于引入的双键是在侧链上,所以基本性质与二元乙丙橡胶并无差异,其分子结构如图所示:

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九、为什么电器件大部分选用EPDM

(1)耐老化性能

通用橡胶中:,其耐老化性是最好的。

  a 耐臭氧性最好: 在含臭氧浓度较高的环境中不会产生裂口

  b 耐候性好: 能长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用而不会发生龟裂 。

  c 耐热性能:可以在120℃ 的环境中长期使用,最高使用温度为150℃ 。当温度高于耐热性能:可以在120℃ 的环境中长期使用,最高使用温度为150℃ 时乙丙橡胶开始缓慢分解,但加入防老化剂可以改善乙丙橡胶的高温使用性能,提高使用温度和高温下使用寿命。

(2)电绝缘性:其具有良好的电绝缘性,特别适于制造电器绝缘制品。

(3)低密度和高填充特性

其密度是所有橡胶中最低的,即同体积的乙丙橡胶制的重量较其它橡胶重量轻,且可以大量填充油和填充剂,降低了成本,且对物理机械性能影响不大

(4)低温性能和冲击弹性

其弹性仅次于NR。低温下可保持较好的弹性和较小的压缩变形。

缺点:自粘性与互粘性差,在制造多层结构的复杂制品

时,会造成 制品脱层。

耐油性:耐油性较差。

十、EPDM常规检测项目

橡胶代
邵氏硬度拉伸强度断裂伸长
耐老化性(70℃×72h )压缩永
久变形

(70℃
×24h)
拉伸强度
变化率≤
断裂伸长
变化率≤
邵氏硬度
31030±5740025350~+1050
3151050025
32014600
32517
41040±5740025350~+1050
415
10500250~+7
420
14
425
17
430
21600

十一、EPDM附加性能要求

● 热空气老化试验

● 压缩永久变形

● 耐臭氧老化试验

● 耐寒性试验

● 上述材料试验要求参见Q/SQR.04.050-2004

十二、EPDM供应商

● 吉林石化:进气软管、橡胶衬套、橡胶圈

● 慈溪富士:橡胶衬套、橡胶圈、菱形吊块

● 日本JSR株式会社:橡胶护套、吊环、电磁阀护套、橡胶隔垫、橡胶软垫、O形圈

● 荷兰DSM 公司:暖风机进出水管、进出水管总成、泥槽

十三、NR

  天然橡胶缩写为NR,是从自然界植物中采集的一种高弹性物质。天然橡胶是一种以异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物,其分子结构为:

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物理性能

1.普通特性

  无固定熔点,130~140℃ 完全融化,200℃ 开始分解,-70℃ 变成脆性物质。

天然橡胶具有很好的弹性,回弹率高。

2.气密性

  天然橡胶具有较好的气密性.

化学性质

(1)硫化

  天然橡胶与硫化体系均匀地混和,一定温度、一定压力下反应一定时间,由线型结构变为网状结构

(2)老化

天然橡胶在空气中易于氧结合自动发生连锁反应,橡胶发生粘化和龟裂,物

理械性能降低,即老化。

橡胶在高温下老化速率加快。

(3)耐介质性能

※ 耐酸碱性

NR具有较好的耐酸碱性,但不耐强酸。

※ 耐溶剂性能

NR为非极性橡胶,只能耐一些溶剂,在非极性溶剂中则膨胀,所以其耐油和非极性溶剂性很差

十四、NR应用

● 主要应用于轮胎、传动带。

● 目前在我们车型上的应用

● S11前悬置软垫总成、S11后缓冲块、S11左右悬置软垫总成 、 A11保护套、A11软管护套、S11后簧上软垫、S11后轴撑杆橡胶衬套

十五、NR试验项目

● NR的试验项目和试验方法同EPDM,但目前还没制定出相关的标准。

十六、PVC

● PVC即聚氯乙烯橡胶,由于其在常温下不稳定,一般经氯化或氯磺化处理来提高其性能。

● 氯化聚氯乙烯经氯化处理后,其基本性能与PVC接近,但耐热性较PVC有较大的提高。

● 氯磺化聚氯乙烯在PVC基本性能的基础上进一步提高抗臭氧、耐候、耐磨、耐化学药品、耐低温及耐燃性,其缺点是不耐芳香族溶剂、压缩永久变形大、低温脆性差。

十七、PVC应用

● 汽车衬垫、胶管、胶带、金属与非金属的保护层、制造各种胶布和电线电缆保护层。


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