硫化橡膠結構及其老化機理的方法

硫化橡膠交聯(lián)密度的測定 橡膠的特征是同時具有柔軟性和可逆大變形性。柔軟性是玻璃化溫度遠低于室溫的一切無定形聚合物共有的性質，但要使可逆性大變形成為可能，就需要利用化學反應或物理相互作用引人交聯(lián)點。因此，研究交聯(lián)點具有怎樣的結構和以怎樣的交聯(lián)密度沿著橡膠分子鏈分布就成為評價橡膠物性的基本問題。交聯(lián)密度變化是橡膠老化微觀結構變化的主要方面，交聯(lián)密度對橡膠宏觀力學性能有直接的重要的影響。 交聯(lián)密度和交聯(lián)鍵類型的測定是表征硫化膠交聯(lián)結構zui主要的工作。

交聯(lián)密度的表示方法有：單位體積硫化膠中交聯(lián)鍵的數(shù)目、交聯(lián)網(wǎng)鏈的數(shù)均分子量等。在交聯(lián)密度中要區(qū)分物理交聯(lián)密度和化學交聯(lián)密度，在硫黃硫化天然橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡中，能夠提供有效交聯(lián)的既有物理交聯(lián)點，也有化學交聯(lián)點。化學交聯(lián)點包括C．C、C．S、S-S鍵以及橡膠分子鏈與炭黑之間形成的結合橡膠；物理交聯(lián)點包括分子鏈的幾何纏結、氫鍵和范德華力等。 測定橡膠交聯(lián)密度的方法有溶脹法、溶脹模量法、平衡模量法和應力一應變法等。近年來也有一些研究者用動態(tài)剪切模量法估算硫化膠的化學交聯(lián)密度，或用標準曲線法測定硫化膠的交聯(lián)密度及交聯(lián)鍵結構，

其中常用的方法有兩種：一種是應力一應變法，另一種是平衡溶脹法。

1.1、 應力一應變法 測定交聯(lián)密度zui簡單的方法是對硫化橡膠進行單向拉伸試驗根據(jù)硫化膠彈性統(tǒng)計理論，橡膠試樣在進行單向拉伸時，單位面積上的應力F與應變 的關系為： 其中v為lcm 樣品中交聯(lián)鍵的數(shù)目(即交聯(lián)密度)，T為溫度，k為玻爾茲曼常數(shù)，f是與網(wǎng)鏈構型有關的前置因子，C 為給定溫度下的彈性常數(shù)。如果忽略鏈末端和鏈纏結的影響，而交聯(lián)官能團數(shù)為4，則： 其中 ， 為交聯(lián)網(wǎng)鏈的數(shù)均分子量，[x]為交聯(lián)密度。由此可見，可通過應力一應變曲線確定C的值，從而計算出交聯(lián)密度。 后來，考慮鏈末端和鏈纏結等物理交聯(lián)的影響，Mullins提出了半經(jīng)驗性的公式 ： 其中 為化學交聯(lián)網(wǎng)鏈的數(shù)均分子量，p為硫化膠中橡膠相的密度。