氯丁橡胶的耐低温性
发布时间： 2013-12-23 16:47:31
若将弹性体在低温下放置，则会丧失其特征弹性而硬化。为了区别低温下弹性体的性状，将其分为“结晶化”（一次转变点）和“玻璃化”（二次转变点）。
结晶化是指高分子链段按一定方向规整排列，形成了结晶结构。因此，若通过拉伸或压缩来提高分子排列的取向度，容易产生结晶。氯丁胶在结晶性这点上，类似于天然橡胶，其纯胶配方的拉伸强度之所以大，也可以认为和天然胶相同，是起因于结晶性。各种弹性体都存在一个最佳结晶温度，高于或低于此温度时，结晶速率都会减慢。已结晶的试料受热后，结晶会熔解，即能够熔解回复到原来的无结晶状态。此过程是完全可逆的。结晶化还是时间的因数，结晶化所需时间因聚合物不同而不同，从几分钟到几个月不等。关于结晶速率的简单测定方法，可举出如下三种。
①硬度测定法硬度随结晶的进展而上升。因此，测定了硬度，即可用来衡量结晶进展的程度。将试料在一定温度下放置，测定其从原来的硬度上升一定值（10格或20格）时所需要的时间，便可确定结晶速率。测定中要注意使硬度计温度和试料放置温度保持一致。
②贝克达尔体积膨胀测定法 。 采用膨胀计可以测定达到半结晶时的时间。先测定作为温度函数的弹性体的比容，并将其和结晶态及非结晶态进行比较，即可求得半结晶状态。测定氯丁胶时，如采用硅油，可防止氯丁胶本身的膨胀。
③压缩永久变形测定法采用美国标准ASTMD-1229规定的方法．该法是利用弹性随结晶的进展而运渐消失，变形回复时间显著增长的现象．将试料解除压缩状态30min后，其压缩变形能保持90%以上时，即认为已经结晶，至此所需的时间，定为结晶时间。
氯丁胶在低温下硬度和定伸应力上升，弹性下降，大致有以下三个原因：由于大分子热运动的能量减小，橡胶本身逐渐硬化；玻璃化温度较小的范围内，硫化胶很快转变为玻璃化状态；结晶过程决定的硬度缓慢增加。氯丁橡胶的缺点是耐寒性较差，低于所有通用橡胶和多种特种橡胶。影响氯丁胶结晶速率的因素有聚合物类型、配合方法及温度，但最主要的因素是聚合物类型。现将氯丁胶按结晶速率进行分类，可分为以下四类。
①高度抗结晶型：GRT、WD、WRT、WXJ、WK。
②中等抗结晶型：GN、GS、GN-A、WB、WX。
③低等抗结晶型：W、WM-I、WHV。
④快速结晶型：HC、AD、AC、CG。
硫化可大幅度改进抗结晶性能。通过硫化，W型的抗结晶性可提高4倍，WRT型可提高9倍。这可以理解为，由于交联反应而形成的交联点不能进行结晶，故抗结晶性能得以改善，如果不考虑其他物性，硫化程度越深，将越能改进抗结晶性。因此，定伸应力也就可以看作是衡量抗结晶性的大致指标。若采用硫黄硫化，虽然硫黄交联点也有助于提高抗结晶性能，但必须考虑和耐热性的平衡。
在实际配方中，为改进物性和降低成本，往往要多用填充剂，但因为结晶化仅与氯丁胶聚合物链段本身有关，故填充剂的种类和用量对抗结晶性无直接影响。但增塑剂例外，它对抗结晶性的影响较大。石油系和煤焦油系软化剂会延迟结晶速率，酯类增塑剂则有加速结晶的作用。
本文参考《氯丁橡胶加工与应用》一书。
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