絕緣橡膠板的硬度主要取決于以下幾個關鍵因素:
1. 基礎膠種的選擇: 不同種類的橡膠具有不同的固有硬度范圍。例如:
* 天然橡膠(NR)和順丁橡膠(BR): 通常具有較好的彈性和較低的初始硬度。
* 丁苯橡膠(SBR): 硬度范圍較寬,可通過配方調整。
* 氯丁橡膠(CR): 本身具有中等硬度,且結晶性使其具有較好的物理機械性能。
* (NBR): 硬度可調范圍大,耐油性好。
* 乙丙橡膠(EPR/EPDM): 具有優良的絕緣性和耐候性,其硬度可通過填料等調整。
* 硅橡膠(Q): 具有非常寬的硬度范圍(從極軟到較硬),優異的耐高低溫性和絕緣性。
* 氟橡膠(FKM): 通常較硬,具有極高的耐熱性和耐化學性。
選擇不同的膠種是設定硬度范圍的基礎。
2. 填料的類型與用量: 填料對硬度的影響為顯著。
* 補強性填料: 如炭黑、白炭黑等。它們不僅能提高橡膠的強度、耐磨性,還能顯著增加硬度。填料用量越大,橡膠的硬度通常越高。炭黑的品種(粒徑、結構)也會影響硬化的效果。
* 非補強性或惰性填料: 如碳酸鈣、滑石粉、陶土等。主要起填充和降低成本的作用,對硬度的提升不如補強填料顯著,但大量使用也能增加硬度。
* 增硬劑: 某些特定填料或助劑專門用于提高硬度。
3. 硫化體系與交聯密度:
* 硫化劑(如硫磺、過氧化物)和促進劑的種類及用量決定了硫化反應的速度和程度。
* 較高的交聯密度(分子鏈間形成的交聯鍵數量多)會使橡膠分子鏈的運動受限,宏觀上表現為硬度增加、彈性模量提高。因此,通過調整硫化體系可以提高硬度。
4. 增塑劑/軟化劑: 這類助劑的作用與填料相反。它們滲入橡膠分子鏈之間,起到潤滑和增加分子鏈活動空間的作用,從而降低橡膠的硬度,改善加工性能,提高低溫性能。常用的有石蠟油、環烷油、酯類增塑劑等。增塑劑用量越大,硬度越低。
5. 硫化工藝(溫度、時間): 硫化過程必須充分完成才能達到預期的物理性能,包括硬度。硫化不足會導致交聯密度不夠,硬度偏低;過度硫化則可能損害性能(如老化)。
6. 厚度: 雖然硬度主要取決于材料的配方和結構,但在實際測量時(如邵氏硬度計),樣品的厚度會影響到測試結果的準確性。標準測試方法通常規定有小厚度要求(通常不小于6mm),以避免支撐底板的影響。
總結:
絕緣橡膠板的硬度是配方設計和工藝控制的綜合結果。通過選擇不同的基礎橡膠種類,調整補強填料(如炭黑)的用量和種類,控制硫化體系以獲得合適的交聯密度,以及添加增塑劑來調節軟硬度,可以地調控終產品的硬度以滿足不同應用場景(如需要一定支撐力或需要良好密封貼合性)的要求。在實際生產中,需要平衡硬度與其他性能(如彈性、拉伸強度、絕緣性、耐老化性等)的關系。
