橡膠(jiāo)的基本結構與(yǔ)性能（1）

橡膠(jiāo)的分子特徵(zhēng)

    構成橡膠(jiāo)彈性體的分子結構有(yǒu)下(xià)列特點 ：

①其分子由重復單元（鏈節(jiē)）構成的長鏈分子 。分子鏈柔軟其鏈段有(yǒu)高度的活動性 ，玻璃(lí)化轉變溫度（Tg）低於室溫 ；

②其分子間(jiān)的吸引(yǐn)力(lì)（範德(dé)華(huá)力(lì)）較小，在常(cháng)態（無應力(lì)）下(xià)是非晶態，分子彼此間(jiān)易於相對運動 ；

③其分子之間(jiān)有(yǒu)一些(xiē)部(bù)位可以(yǐ)通(tōng)過化學交(jiāo)聯或由物理纏結相連接，形成三維網狀分子結構，以(yǐ)限制整個大分子鏈的大幅度的活動性 。

    從微觀上(shàng)看，組成橡膠(jiāo)的長鏈分子的原子和鏈段由於熱振(zhèn)動而(ér)處於不斷運動中，使(shǐ)整個分子呈現極不規則的無規線(sī)團(tuán)形狀，分子兩末端距離大大小於伸直的長度 。一塊(kuài)未拉伸的橡膠(jiāo)象是一團(tuán)捲曲的線(sī)狀分子的纏結物 。橡膠(jiāo)在不受外(wài)力(lì)作用時 ，未變形狀態熵值*大。當橡膠(jiāo)受拉伸時 ，其分子在拉伸方向上(shàng)以(yǐ)不同(tóng)程度排列成行(xíng) 。為(wéi)保持此定(dìng)向排列需對其作功，因此橡膠(jiāo)是抵制受伸張的。當外(wài)力(lì)除(chú)去時 ，橡膠(jiāo)將收縮(suō)回到(dào)熵值*大的狀態 。故橡膠(jiāo)的彈性主要是源於體系(xì)中熵的變化的"熵彈性" 。

橡膠(jiāo)的基本結構與(yǔ)性能（2）

橡膠(jiāo)的應力(lì)-應變性質

    應力(lì)-應變曲線(sī)是一種伸長結晶橡膠(jiāo)的典型曲線(sī) ，其主要組分是由於體系(xì)變得有(yǒu)序而(ér)引(yǐn)起的熵變 。隨著(zhe)分子被漸漸拉直，使(shǐ)得分子鏈上(shàng)支鏈的隔離作用消失 ，分子間(jiān)吸引(yǐn)力(lì)變得顯著起來，從而(ér)有(yǒu)助(zhù)於抵抗(kàng)進一步的變形，所以(yǐ)橡膠(jiāo)在被充分拉伸時會呈現較的高抗(kàng)張強度
。

    橡膠(jiāo)在恆應變下(xià)的應力(lì)是溫度的函數。隨溫度的升(shēng)高橡膠(jiāo)的應力(lì)將成比例地增大 。

    橡膠(jiāo)的應力(lì)對溫度的這種依賴稱(chēng)為(wéi)焦耳效應 ，它可以(yǐ)說(shuō)明金(jīn)屬彈性和橡膠(jiāo)彈性間(jiān)的根本差別 。在金(jīn)屬中，每個原子都被原子間(jiān)力(lì)保持在嚴格的晶格中 ，使(shǐ)金(jīn)屬變形所做的功是用來改變原子間(jiān)的距離，引(yǐn)起內(nèi)能的變化。因而(ér)其彈性稱(chēng)為(wéi)"能彈性".其彈性變形的範圍比橡膠(jiāo)中主要由於體系(xì)中熵的變化而(ér)產生的"熵彈性"的變化範圍要小得多 。

    在一般的使(shǐ)用範圍內(nèi)，橡膠(jiāo)的應力(lì)-應變曲線(sī)是非線(sī)性的 ，因此橡膠(jiāo)的彈性行(xíng)為(wéi)不能簡(jiǎn)單地以(yǐ)楊氏模(mó)量來確(què)定(dìng) 。

橡膠(jiāo)的基本結構與(yǔ)性能（3）

橡膠(jiāo)的變形與(yǔ)溫度 、變形速度和時間(jiān)的關係(xì)

    橡膠(jiāo)分子的變形運動不可能在瞬時完成，因為(wéi)分子間(jiān)的吸引(yǐn)力(lì)必須由原子的振(zhèn)動能來克服，如果溫度降低時，這些(xiē)振(zhèn)動變得較不活潑
，不能使(shǐ)分子間(jiān)吸引(yǐn)力(lì)迅速破壞，因而(ér)變形緩慢 。在很低溫度下(xià)，振(zhèn)動能不足以(yǐ)克服吸引(yǐn)力(lì) ，橡膠(jiāo)則會變成堅硬的固體。

    如果溫度一定(dìng)而(ér)變形的速度增大 ，也(yě)可產生與(yǔ)降低溫度相同(tóng)的效果 。在變形速度極高的情況下(xià) ，橡膠(jiāo)分子沒有(yǒu)時間(jiān)進行(xíng)重排，則會表(biǎo)現為(wéi)堅硬的固體。

    橡膠(jiāo)材(cái)料在應力(lì)作用下(xià)分子鏈會緩慢的被破壞，產生"蠕變",即(jí)變形逐漸增大 。當變形力(lì)除(chú)去後 ，這種蠕變便形成小的不可逆變形 、稱(chēng)為(wéi)"長久變形" 。

橡膠(jiāo)的基本結構與(yǔ)性能（4）

橡膠(jiāo)的熱性能

①導熱性 橡膠(jiāo)是熱的**導體，其導熱系(xì)數在厚度為(wéi)25毫米時約為(wéi)2.2~6.28瓦/米2·0K.是優異的隔熱材(cái)料，如果將橡膠(jiāo)做成微孔或海綿狀態 ，其隔熱效果會進一步提高 ，使(shǐ)導熱系(xì)數下(xià)降至(zhì)0.4~2.0瓦 。任何橡膠(jiāo)制件(jiàn)在使(shǐ)用中 ，都可能會因滯後損(sǔn)失產生熱量，因此應注意散(sàn)熱 。

②熱膨脹 由於橡膠(jiāo)分子鏈間(jiān)有(yǒu)較大的自(zì)由體積 ，當溫度升(shēng)高時其鏈段的內(nèi)旋(xuán)轉變易，會使(shǐ)其體積變大。橡膠(jiāo)的線(sī)膨脹系(xì)數約是鋼的20倍。這在橡膠(jiāo)製品的硫化模(mó)型設計中必須加(jiā)以(yǐ)考慮 ，因為(wéi)橡膠(jiāo)成品的線(sī)性尺寸(cùn)會比模(mó)型小1.2~3.5%.對於同(tóng)一種橡膠(jiāo)，膠(jiāo)料的硬度和生膠(jiāo)含量對膠(jiāo)料的收縮(suō)率也(yě)有(yǒu)較大的影響，收縮(suō)率與(yǔ)硬度成反比，與(yǔ)含膠(jiāo)率成正比。各種橡膠(jiāo)在理論上(shàng)的收縮(suō)率的大小順(shùn)序為(wéi) ：

氟橡膠(jiāo)>硅橡膠(jiāo)>丁基橡膠(jiāo)>丁腈橡膠(jiāo)>氯丁橡膠(jiāo)>丁苯橡膠(jiāo)>天然橡膠(jiāo)

    橡膠(jiāo)製品在低溫使(shǐ)用時應特別注意體積收縮(suō)的影響 ，例如油(yóu)封會因收縮(suō)而(ér)產生洩漏 ，橡膠(jiāo)與(yǔ)金(jīn)屬粘合的製品會因收縮(suō)產生過度的應力(lì)而(ér)導致早期損(sǔn)壞。

橡膠(jiāo)的基本結構與(yǔ)性能（5）

橡膠(jiāo)的電(diàn)性能

    通(tōng)用橡膠(jiāo)是優異的電(diàn)絕緣體 ，天然橡膠(jiāo)、丁基橡膠(jiāo) 、乙丙橡膠(jiāo)和丁苯橡膠(jiāo)都有(yǒu)很好的介(jiè)電(diàn)性能 ，所以(yǐ)在絕緣電(diàn)纜等方面得到(dào)廣(guǎng)泛(fàn)應用 。丁腈橡膠(jiāo)和氯丁橡膠(jiāo)，因其分子中存在極性原子或原子基團(tuán)，其介(jiè)電(diàn)性能則較差 。在另一方面 ，在橡膠(jiāo)中配入導電(diàn)炭黑或金(jīn)屬粉末等導電(diàn)填料，會使(shǐ)它有(yǒu)足夠的導電(diàn)性來分散(sàn)靜電(diàn)荷 ，或者甚至(zhì)成為(wéi)導電(diàn)體

橡膠(jiāo)的基本結構與(yǔ)性能（6）

橡膠(jiāo)的氣體透過性（氣密性）

    橡膠(jiāo)的氣透率是氣體在橡膠(jiāo)中的溶(róng)解(jiě)度與(yǔ)擴散(sàn)度的乘積。氣體的溶(róng)解(jiě)度隨橡膠(jiāo)的溶(róng)解(jiě)度參數增加(jiā)而(ér)下(xià)降，氣體在橡膠(jiāo)中的擴散(sàn)速度取決於橡膠(jiāo)分子中側鏈基團(tuán)的多少。氣體在各種橡膠(jiāo)中的透過速度有(yǒu)很大的不同(tóng)，在橡膠(jiāo)中氣透性較低的是聚醚橡膠(jiāo)和丁基橡膠(jiāo) ，丁基橡膠(jiāo)氣透性只有(yǒu)天然膠(jiāo)的1/20.而(ér)硅橡膠(jiāo)的氣透性*大。橡膠(jiāo)的氣透性隨溫度的升(shēng)高而(ér)迅速上(shàng)升(shēng) ，對於使(shǐ)用炭黑作填料的製品來說(shuō)，其品種和填充量對氣透性能影響不大。但軟化劑的用量大小對硫化膠(jiāo)的氣透性能影響很大，對氣透性能要求較高的橡膠(jiāo)製品 ，軟化劑的用量盡可能減少為(wéi)好。

橡膠(jiāo)的基本結構與(yǔ)性能（7）

橡膠(jiāo)的可燃(rán)性

    大多數橡膠(jiāo)具有(yǒu)程度不同(tóng)的可燃(rán)性 。而(ér)分子中含有(yǒu)鹵素的橡膠(jiāo)如氯丁橡膠(jiāo) 、氟橡膠(jiāo)等，則具一定(dìng)的的抗(kàng)燃(rán)性。因此 ，含有(yǒu)氯原子的氯丁膠(jiāo)和氯磺化聚乙烯(xī)在移開外(wài)部(bù)火焰後
，既便燃(rán)燒也(yě)是困難的 ，而(ér)氟橡膠(jiāo)則完全是自(zì)行(xíng)滅火的 。在膠(jiāo)料中配入阻燃(rán)劑（例如磷酸鹽或含鹵素物質）可提高其阻燃(rán)性 。