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O型圈的压缩率和拉伸量对*变形的关系
制作O型圈所用的各种配方的橡胶,在压缩状态下都会产生压缩应力松弛现象,此时,压缩应力随着时间的增长而减小。使用时间越长、压缩率和拉伸量越大,则由橡胶应力松弛而产生的应力下降就越大,以致O型圈弹性不足,失去密封能力。因此,在允许的使用条件下,设法降低压缩率是可取的。增加O型圈的截面尺寸是降低压缩率*简单的方法,不过这会带来结构尺寸的增加。
应该注意,人们在计算压缩率时,往往忽略了O型圈在装配时受拉伸而引起的截面高度的减小。O型圈截面面积的变化是与其周长的变化成反比的。同时,由于拉力的作用,O型圈的截面形状也会发生变化,就表现为其高度的减小。此外,在表面张力作用下,O型圈的外表面变得更平了,即截面高度略有减小。这也是O形密封圈压缩应力松弛的一种表现。
O型圈截面变形的程度,还取决于O型圈材质的硬度。在拉伸量相同的情况下,硬度大的O型圈,其截面高度也减小较多,从这一点看,应该按照使用条件尽量选用低硬度的材质。在液体压力和张力的作用下,橡胶材料的O形密封圈也会逐渐发生塑性变形,其截面高度会相应减小,以致*后失去密封能力。
丁晴橡胶O型圈的耐油性
丁晴橡胶O型圈能耐大多数油,尤其耐烷烃油,油类分为两种,烷烃油和芳烃油,烷烃油是指分子结构为链状的,芳烃油是指分子链中含有苯环等环状结构的油 ,比如常见的汽油、机油、柴油、花生油、大豆油等都属于烷烃油;而松焦油和煤焦油等则属于芳烃油。 其这个还是比较容易理解的,丁晴橡胶分子链中含有-CN(氰基)基团,属极性橡胶,而烷烃油分子链为直链,没有前极性基团,是非极性结构,芳烃油中含苯环等环状结构,也呈现出很强的极性,也就是所谓的“相似相容”原理。
丁晴橡胶O型圈简称 NBR。由丁二烯与丙烯晴共聚而制得的一种合成橡胶。丁晴橡胶O型圈以其优异的耐油性而蓍称,其耐油性仅次于聚硫橡胶、丙烯酸酯橡胶和氟橡胶,此外丁晴橡胶O型圈还具有良好的*性、耐老化性和气密性,但耐臭氧性、电绝缘性和耐寒性都比较差,而导电性能比较好。丁晴橡胶O型圈生产工艺有以下的特点:
1、单体丙烯晴极性较强,致使在聚合过程中胶乳不太稳定,丙烯晴用量越大,胶乳的稳定性就越差。
2、介质的碱性或酸性太强或聚合温度过高都会引起氰基的水解,即:生成的酸会破坏乳化剂,这也是导致乳胶不稳定的原因之一。
3、水解反应的中间产物酰胺基和聚合物链中的氰基在较高温度下,都可能进行交联反应,使产品质量变坏。
4、丁二烯与丙烯晴的竞聚率相差颇远(在40℃时分别为0.3和0.02),因此,共聚物中单体的组成及分布,对转化率的依赖性较大。采用分批加入丙烯晴的办法可以改善氰基分布。丁晴橡胶由于分子链间作用力较强,硬度较大,故加工较困难,其中以聚合温度为30℃所制得的硬胶*不易加工,需在冷辊上预先塑化后才能操作。工业上常采用更有效地调节分子量的方法并把聚合温度降低至 5℃,以减少副反应来改善它的加工性能。另一方面,丁晴橡胶还可通过与多种橡胶如氯丁橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶等及合成树脂如聚氯乙烯、酚醛树脂等共混(见高分子共混物),使性能得到改进。
橡胶O型圈弹性
橡胶O型圈弹性是指材料受外力之后产生变形和除去外力之后恢复原状的能力。如材料受外力后不能变形则称为材料刚性;受外力后产生变形,但除去外力不能恢复则称为材料塑性。
橡胶O型圈弹性一般用回弹率来表示,有时也可用伸长率及*变形(包括扯断*变形和压缩久变形)来衡量;橡胶O型圈其材料伸长率大,*变形小、弹性大。橡胶O型圈材料在常温下*突出的特点是其他材料所不具备的高弹性。利用这一特性市场上出现了多种耐高压O型圈,*O型圈等产品。高弹性是高聚物特有的、基于链段运动的一种力学状态。O型圈理想的高弹性完全是由卷曲的橡胶大分子构象熵变化造成的,去除外力后,能立即回复原状。然而,实际中O型圈橡胶分子间存在相互作用力和内旋转阻力,会妨碍分子链段的运动,表现为橡胶的黏性,作用于橡胶分子上的力一部分用于克服分子间的黏性阻力,另一部分使分子链变形。O型圈橡胶材料的高弹性与其分子量、卷曲分子的构象熵、硫化胶的交联密度和交联键的类型等有关。
O型圈橡胶的高弹性是由橡胶的高分子决定的,分子量越大,不能承受应力的、对弹性没有贡献的游离末端数量就越少;另外O型圈橡胶分子量大,分子链内彼此缠结而导致的“准交联"效应增加; O型密封圈橡胶分子量大有利于弹性的提高。O型圈橡胶分子量分布窄的高分子量级分多,则对弹性有利; O型圈橡胶分子量分布宽的高分子量级分多,则对弹性不利。
在常温下不易结晶的、由柔性分子链组成的O型圈材料,分子链的柔顺性越大,受到外力时链运动能够比较迅速地改变分子链的构象,分子链的形态数增加,因此O型圈弹性越好。随着交联密度的增加,硫化胶弹性增大,直至大值,交联密度继续增加,弹性下降。这是因为分子无交联时,在外力的作用下,分子链相对滑动,形成不可逆形变,弹性较差;适度的交联,可以减少或消除分子链间的滑移,有利于弹性的提高;交联过度会使分子链的相互作用力和内旋转阻力增加,活动受阻,使弹性下降。交联键类型对O型圈弹性有影响,多硫键键能较小,对分子链段的运动束缚力较小,因而O型圈回弹性较高。交联键能较高、键长较短的,O型圈弹性较差。