如何设计橡胶制品的高弹性

橡胶为什么有弹性？
   天然橡胶是一种树汁制成物，提取于热带国家的橡胶树。合成橡胶是由化学原料人工合成的。二者都是聚合物，都具有良好的弹性。这是因为橡胶分子中含有5个碳原子和8个氢原子，它们彼此之间接成长链状。又由于分子在高速运动着，运动中的分子总是互相挤来挤去，因此形成橡胶的高分子链不可能是直线状态，而必然呈卷曲状，而且许多分子会互相纠缠在一起，好像一团不规则的绒线团。如果用力去拉它，这种卷曲的分子链可以被拉长一些，而去掉拉力后，它又会缩回原来的形状，所以橡胶就具有了弹性。

改善橡胶（回）弹性的因素：（仅供参考）

1、生橡胶的弹性顺序如下：NR——EPDM——SBR——NBR——CR——IIR——ACM。

2、提高胶料含胶率（或并用高回弹橡胶），弹性随交联密度的增加出现大值。多硫键有较好的弹性。过氧化物有时也可以获得较好的弹性。

3、对于NR，采用半有效硫化体系的硫化胶弹性好。其次是普通、有效硫化体系。

4、炭黑大粒径的相对好，FEF<SRF<ISAF<喷雾炭黑<碳酸钙<纳米高岭土<陶土，即只有既具有高结构性又具有一定粒径大小的炭黑所补强的硫化胶。少添加无极填料。

5、使用适量相似相容的增塑剂，可以获得较佳的回弹性。非硫化型树脂一般会影响橡胶弹性。

6、塑炼橡胶合理，混炼均匀，硫化温度按橡胶品种设计（不易过高）可以获得较佳弹性。

一、橡胶高弹性的本质原因

  高弹性的本质原因和橡胶内部的分子结构有关系的。未经硫化的橡胶呈细团状，硫化后呈渔网状。硫化胶由于各种交联方式的不同，硬度不同，交联密度不同，含胶量不同等原因，表象也不相同。交联密度高了，分子间的键会增加分子束的强度，这时当外力作用下，交联键会给分子链一定的组合保护，因为分子链的长度不同，这时短的就会先因受力过大断掉。就象几条线不同长度的线很容易扯断，但是把几条线中间结几个扣，就会受力更均匀一些，也更不易断。当然交联密度过高就会从本质上改变橡胶大分子的特性，反而会弹性下降。

二、高弹形变的特点

1、形变量大，可达100%~1000%（对比普通金属弹性体的弹性形变不超过1%）；

2、弹性模量低，约10的负一次方~10MPa（对比金属弹性模量，约10的四次方~10的五次方MPa）。    

3、高弹形变的弹性模量与温度成正比，而金属的弹性模量随温度升高而下降。 

4、形变过程有热效应，绝热拉伸（快速拉伸）时，材料会放热而使自身温度升高，金属材料则相反。 

5、高弹形变有力学松弛现象（高弹形变时分子运动需要时间），而金属弹性体几乎无松弛现象。

高弹性的本质是熵弹性形变过程熵减，储存能量T △ S ; 自发的熵增可使形变恢复，无能量损耗。

三、高弹性的条件：

1、柔性高，高分子链的柔性是出现高弹性的根本原因。只有在室温下不易结晶的柔性高聚物，才有可能成为具有高弹性的橡胶

2、分子链长，分子链越长，链段数越多，分子链就越柔顺，热运动越容易；分子量越大物理结点越多，链与链之间不容易滑移，有利于提高弹性。

4、轻度交联，过度的交联会限制分子的链段运动，从而降低弹性。

四、橡胶弹性的影响因素：

1、交联与缠结效应：

交联点密度与网链密度的关系： 

交联网链间的物理缠结也是影响弹性模量的因素

2、溶胀效应：溶涨度大，网链密度降低，抑制诱发结晶，模量降低。

3、网链的极限生长：非高斯效应，使应力或弹性模量增加。

4、应变诱发结晶：拉伸网链沿着拉伸方向取向，有序增加，利于结晶。模量增大。

5、填料，填料的加入可以提高模量、拉伸强度等