一、橡胶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;其材料伸长率大,变形小、弹性大。橡胶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,耐磨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。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。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。
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;另外进口丁氰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; 橡胶分子量大有利于弹性的提高。橡胶分子量分布窄的高分子量级分多,则对弹性有利; 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,因而回弹性较高。交联键能较高、键长较短的,弹性较差。
二、进口丁氰o型圈中槽宽的设计
密封沟槽的尺寸参数取决于尺寸参数。沟槽尺寸可按体积计算,通常要求矩形沟槽的尺寸比O形圈的体积大15%左右。这是因为:
1)装入沟槽后,承受3%~30%的压缩,而橡胶材料本身是不可压缩的,所以留有其变形部分的空间。
2)处于油液中的,除了由于油液的浸泡而可能引起的橡胶材料的膨胀外,还有可能存在随着液体工作温度的增高而引起橡胶材料的膨胀。所以沟槽必须留有一定的余量。
3)在运动状态下,能适应O型圈可能产生的轻微的滚动现象。一般认为,装配后的密封圈与槽壁之间留有适当的间隙是必要的。但是这个间隙不能过大,否则在交变压力的作用下就会变成有害的“游隙”,而增加磨损。
槽不宜太窄,如果截面填满了槽的截面,那么运动时的摩擦阻力将会特别大,将导致其无法滚动,同时引起严重的磨损。沟槽也不宜过宽,因为沟槽过宽时将导致其游动范围很大,并且容易磨损。特别是静密封时,如果工作压力是脉动的,那么静密封就不会静,它将在不适宜的宽槽内以同样的脉动频率游动,出现异常磨损,使O型圈很快失效。截面面积至少应占矩形槽截面面积的85%,槽宽必须大于压缩变形后的大直径。在许多场合下保证取槽宽为截面直径的1.1~1.5倍。当内压很高时,就必须使用挡圈,这时槽宽也应相应加大。
三、进口丁氰o型圈是丙烯腈(ACN)和丁二烯的共聚物. 橡胶性能主要取决于其中的CAN部分(一般占18%-50%),CAN含量高于50%则具有很强的耐矿物油与燃油的能力,但其在低温时的弹性,压缩变形率就变差了; 丁二烯较高的配方(如达到78%) ,则橡胶O型圈具有良好的耐低温性能,但同时也牺牲了在高温时的耐油性能。总之, 丁晴具有优异的耐油性能和耐非极性溶剂性能,同时橡胶也具有较佳的机械性能和气密性,适用于脂肪族烃(丙烷,己烷,矿物油及油脂,燃料油)、植物油和动物油,硅油,硅脂、化学灭火剂、低温下稀释的酸碱盐溶液,以及100℃以下的水等介质中。但进口橡胶O型圈对芳香族溶剂,卤代烃、酮和脂类溶剂及强酸强碱的抗耐性较差。丁晴橡胶的耐侯性与耐臭氧能力不强。温度范围为-40~120℃
在各种耐油的场合被大量使用。汽车中电子喷射的喷油器零件、各种耐油的垫片,密封件、胶管。液压气动行业的密封件、缓冲垫及其他耐油、耐磨橡胶制件。在核工业方面,高饱和橡胶由于其耐辐射,还可用于核电装置的密封件。