拉伸强度与硫化体系的关系
(1)交联密度的影响对常用的软质硫化胶而言,拉伸强度与交联密度的关系有一最大值。一般随交联密度增加,拉伸强度增大,并出现一个极大值;然后随交联密度的进一步增加,拉伸强度急剧下降。在拉伸的初始阶段,拉伸强度的提高与能在变形时承受负荷的有效链的数量增加有关。适当的交联可使有效链数量增加,而断裂前每一有效链能均匀承载,因而拉伸强度提高。但当交联密度过大时,交联点间分子量(M)减小,不利于链段的热运动和应力传递;此外交联度过高时,有效网链数减少,网链不能均匀承载,易集中于局部网链上。这种承载的不均匀性,随交联密度的加大而加剧,因此交联密度过大时拉伸强度下降。拉伸强度随交联密度增加出现最大值的事实表明:欲获得较高的拉伸强度,必须使交联密度适度,即交联剂的用量要适宜。
(2)交联键类型的影响对于有效活性链相等的天然橡胶硫化胶来说,拉伸强度与交联链类型的关系,按下列顺序递减:离子键>多硫键>双硫键>单硫键>碳-碳键。硫化橡胶的拉伸强度随交联键键能增加而减小,因为键能较小的弱键,在应力状态下能起到释放应力的作用,减轻应力集中的程度,使交联网链能均匀地承受较大的应力。另外,对于能产生拉伸结晶的天然橡胶而言,弱键的早期断裂,还有利于主链的取向结晶。因此具有弱键的硫化胶网络会表现出较高的拉伸强度。
综上所述,欲通过硫化体系提高拉伸强度时,应采用硫黄促进剂的传统硫化体系,并适当提高硫黄用量,同时促进剂选择噻唑类(如促进剂M促进剂DM)与胍类并用,并适当增加用量但上述规律并不适用于所有的情况,例如添加炭黑的硫化胶强度对交联键类型的依赖关系就比较小。其原因可能是由于交联链的分布影响较大。此外,在高温和热氧化条件下使用的橡胶制品,其硫化体系的设计,必须使硫化网络中的交联键是耐热的。