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1、均匀压缩的橡胶硫化胶在压力下的膨服为了保证橡胶密封件使用寿命长和稳定性好,必须在结构设计时考虑因胶件膨胀而出现橡胶的体积变化。到目前为止计算密封胶件配合位置是根据橡胶庄自由状态下重量或 者体积的膨胀数据进行的,然而在工作条件下橡胶件却承受着各种应力和压力的影响。文献 中发表了一系列试验?一?和理 论?一?研究报告的结果表明?聚合物的膨胀程度原则上依赖于它的变形大小和外压力。研究了与各种不同的橡胶密封件接触的石油产品中,以及石油基的碳氢化合物中,外压对橡胶体积膨胀的影响。以天然胶、丁苯胶?一?,?一?和?腊胶? ?一?,? ?一?,? ? 一?的硫化胶作为研究对象,应用石油基的碳氢系列化合物?从
2、 已烷到十六烷的石腊碳氢化 合物、环已烷、苯、茶烷、?一甲蔡?和石油产品?一? ?油及?煤油作代表性溶胀剂。使橡胶膨胀的仪器上的主要部份是放试片的小槽,这个小槽的一壁是一个可移动的活塞。通过这个壁上砂眼,保证溶剂流向橡胶 的通道。溶剂浸满活塞腔,这个活塞给样品固定的压力,在整个试验期间到样品达平衡膨胀以前压力和温度维持恒定,测定橡胶膨胀度是于?均向压缩条件下按以前叙述的方法刃进行。压力大 小在?一?口?“的范围内变化,在整个试验中溶剂处在大气压下。图?指出了硫化胶在所试验的碳氢化 合物中其体积膨胀对压力的标准关 系,纵座标轴上的点相当样品在 自由状态于大气压 下的最大膨胀值,当余压提高? ?一
3、? ?,橡胶的体积膨胀值急速减小,当压力继续提高时,该值减小较慢,压力超过? ?时,曲线? ? ?逐渐临近横座标轴,因此 当无限地增加压力时,橡胶的膨胀过程将继续迸行,但是当压力超过?“橡胶的膨胀变得很小,实际上 变得同整个试验的液召一祥。这个现象说明了溶剂化学电势功 能卯的特点?对 聚合物膨胀因素的热 力学亲和性依赖干浓缩 溶剂?,这个化学电势数值当溶剂在聚 合物 中浓缩 作用为零时力图达 到无 限大。在图?中引用 了硫化胶于所研究的碳氢化合物中在同祥压力下体积膨胀的相似数据,虽然于 自由状态下橡胶在芳香族碳氢化合物中的膨胀比在石腊 中的大得多,但是当压力增加时这种差异就减小。如果在自由状态
4、下丁腊一? ?硫化胶于 芳香族和石腊碳氢化合物 中膨胀位之间的差是? ?绝对值,那 么在压力?口?“下它 只不过等于 ? ? 绝对值,由图?的数据看出?在高压下聚合物和溶 剂的性质对硫 化胶的体积膨胀数值影响较小,耐油生胶和不耐油生 胶共硫化胶于?口? ? ?。?下体积膨胀之间的绝对值之差不大? ?一? ?与此同时样品在自由状态下相差的绝对值将达到? ?。基于对整个研究的硫化队系统所获得的试验数据一膨胀因素,计算橡胶在压力下体积膨胀的相对变化值?总?尸? ? ?公。而村口洲?才夕 夕? 狱?口对口巧口劣口一洲,打口卯夕口歹口川口踌口?口口图?天然胶?和丁睛胶一?硫化胶在石油产品组成中的单一碳氢
5、化物中其体积膨胀?对压力?的关系一蔡烷火一茉? 一癸烷爱 黔一十六烷图?天然胶? ?和丁精一?旬硫化胶于石油基碳氢化合物中在同一外压下其体积膨胀值?叫才工?刀皿刀?刃仄? 、,盔叉?肠 澎硕 斌工一?一甲蔡,丫牛湘,何? ?一环己烷、卫一庚烷?一十六烷?一?二?一蔡烷?介姐一戊烷恤一辛烷? ? ?一苯雇? ? ?一己烷代一千烷?一?二?”?一?“吸尸? ? ? ? ? 脚?,三口? ? 且? ? 卜? ? ? ?上 ? ?占,月尸口口启口岁目口? ?夕口即甘内门叮月即曰自了?了、?奋?,?艺?碑夕?,二竺,卜, 一弓卜, ? 甲加, , ?、皿刀亚刃刀卫五正,?总?柳? ? 柳卜卜?了犷犷?
6、? ?曲如叫史竺竺竺盈盈图?各种生放的硫化胶在苯?和己烷?。?中子同一外压下的体积膨胀值?一丁苯一? ?且一丁苯一? ?一天然胶? ?一丁腊一? ?一丁精一? ? ?一丁睛一勿?一?一?一? ? ?一?飞 ? ? ?式中?一橡胶在压力 下体积膨胀的相对变化?跳一橡胶在自由状态下最大的 体积膨胀?几一橡胶在压力下于均匀压缩条件 中的体积膨胀由表?的数据看出?非极性聚合物橡胶体积膨胀 的相对变化在同样压力下实际上不依赖于溶胀剂的性质,而在极性聚合物橡胶的场合它随着碳氢化合物对聚合物亲和性的降低而变小。表?天然胶和丁精一? ?胶于压力下在各种介质里的体积膨胀相对变化值?一一卿工些衅型? ?天然蛟丁睛
7、一? ?一?二?“门以?门甘,一? ? ?时?口? 门口? 口? ?,?八?合?了?口,白,? ?口仃了行?。?。?才士?勺?,? ?甘门,口 ,?,? 月合?口?以?甘?甘?曰?“?甘?甘? ? ? ? ? ?甘门以门?门? ? ?曰? 口?,口一勺?曰?己了山才任 ,乙? ?夕?八?丹?了月了? ?行? 才? ? 八口?口口 门门?口? ? ?甘?一甲蔡蔡烷苯环己烷戊烷己烷庚烷夕壬烷癸烷十六烷?总? ? ?随着聚合物内聚能?。的增加?值在芳香族以及 石腊碳氢化合物中都减小?表?试验结果可以预测橡胶在石油基碳氢化合物?一卜于压力下体积膨胀的相对变化。裹?橡胶在笨和己烷介质里于压力下其生胶类型
8、对体积膨胀相对变化值?之影响一一一。白?切召忿叫川山一一一假一一一一己一一一质?一、之渭分? ?王一一。白。?切洲?州。?一一一。目。?切洲? ?。?一一。日口?一国叭?。国一一并曰一一,二?内乙?八?口?行了? 门? 八口 ?口门?口? ?,矛门?,白户?合,白? ? ? ? 一一八口?曰?丹O了士O口O J 0 0 0 0一0 . 0 . 0 . 0 .勺月匕6C 碑了6一U户勺一0 . 0 . 0 . 0 .O口n 才任6门门以 6lzt了何/O口八曰7二天然胶丁二烯甲基苯烯一 1 0丁苯一30丁脂一1 8丁腊一2丁腊一勿由图4的数据看出,各种生胶的硫化胶在石油产品中,特别是在AMr一1
9、 0油中,其体积膨胀与压力的关系具有它们在单一 的碳氢化合物中膨胀时所具有的特点,随着聚 合物内聚能的增加橡胶在AMr一 1 0油中于压力下的体积膨胀的相对变化减小。如果说非极性橡胶KP值很少依赖于 碳氢化合物的类型(见表1 ),那么 它在石油基碳氢混合物中的膨胀不应该发生变化。实际上,天然膨的硫化胶系统和AMr一 1 0油或 者和煤油的KP值即是在单一烃中的值。对 于极性丁 睛橡胶来说这个值比 在石腊碳氢化合物中膨胀时大,却比应用芳香族碳氢化合物时小(表3)。J夕夕图4.天然胶(),丁笨一 30 (O),丁精一 1 8(汉)和丁腊一2 6()等橡胶在AMr-1 0油中其体积膨胀V与压力P的关
10、系。垫介尹口口万夕之 即,O义 已尸-.了夕夕荃.(总7荃0)利用任何种石油产品的KP值都不可能比橡胶在芳香族碳氢化 合物中膨胀时的大,并且,比已在石腊碳氢化 合物 中膨胀时 八 勺 小。因此对极性生胶的硫化胶石油产 品系统(见表3)引用KP的意义是极重要 的。表3.天然胶和丁精一 1 8橡胶在压力下 于石油产品 和单一碳氢化合物中其体积膨胀的相对变化KP生 胶类 型介质KPP”I Okg/emZP=1 0 0kg/em“一勺才望才生 5J O门甘 no内bO口 90口O 甘叮O口。口夕U . . 口门甘n口月.0门八门八口天然胶丁腊一1 8十六烷 a一甲茶煤油 AM厂一1 0十六烷 a一甲劣 写煤牙妇一1A人工r一100. 7 8O。77O。78口。770。210.620.780.41结论橡胶在自由状态时 的平衡膨胀愈高它在)三力下均匀压缩时的体积膨胀减小的程度愈小。无限增加压力时,橡胶的膨胀不会终止,但是 压力大于20 0kg/ cn工2时,橡胶的膨胀变得很小,而在所研究的各种液体中实际上都变得一样,在石油产品中和单一 碳氢化合物中体积膨胀的变化特别是相似的。参考资料(见原文)译白K.0.P,1975,袍5.(王文福译,赵 志正校)(总741)5
