Page 95 - 《橡塑制造与节能环保》2018年4期

橡塑科普常识
G eneral Konowlodge for R&P

橡胶的基本结构与性能

Basic structure and properties of rubber

橡胶的分子特征——构成橡胶弹性体的分子结构 线，其主要组分是由于体系变得有序而引起的熵变。
有下列特点： 随着分子被渐渐拉直，使得分子链上支链的隔离作用
（1）其分子由重复单元（链节）构成的长链分 消失，分子间吸引力变得显著起来，从而有助于抵抗
子。分子链柔软其链段有高度的活动性，玻璃化转变 进一步的变形，所以橡胶在被充分拉伸时会呈现较的

温度（Tg）低于室温； 高抗张强度。
（2）其分子间的吸引力（范德华力）较小，在 橡胶在恒应变下的应力是温度的函数。随温度的
常态（无应力）下是非晶态，分子彼此间易于相对运 升高橡胶的应力将成比例地增大。
动； 橡胶的应力对温度的这种依赖称为焦耳效应，它
（3）其分子之间有一些部位可以通过化学交联 可以说明金属弹性和橡胶弹性间的根本差别。在金属
或由物理缠结相连接，形成三维网状分子结构，以限 中，每个原子都被原子间力保持在严格的晶格中，使
制整个大分子链的大幅度的活动性。 金属变形所做的功是用来改变原子间的距离，引起内
从微观上看，组成橡胶的长链分子的原子和链段 能的变化。因而其弹性称为"能弹性".其弹性变形的范
由于热振动而处于不断运动中，使整个分子呈现极不 围比橡胶中主要由于体系中熵的变化而产生的“熵弹

规则的无规线团形状，分子两末端距离大大小于伸直 性”的变化范围要小得多。
的长度。一块未拉伸的橡胶象是一团卷曲的线状分子 在一般的使用范围内，橡胶的应力-应变曲线是
的缠结物。橡胶在不受外力作用时，未变形状态熵值 非线性的，因此橡胶的弹性行为不能简单地以杨氏模
最大。当橡胶受拉伸时，其分子在拉伸方向上以不同 量来确定。
程度排列成行。为保持此定向排列需对其作功，因此
橡胶是抵制受伸张的。当外力除去时，橡胶将收缩回 橡胶的变形与温度、变形速度和时间的关系
到熵值最大的状态。故橡胶的弹性主要是源于体系中 橡胶分子的变形运动不可能在瞬时完成，因为分
熵的变化的“熵弹性”。 子间的吸引力必须由原子的振动能来克服，如果温度
降低时，这些振动变得较不活泼，不能使分子间吸引
橡胶的应力-应变性质 力迅速破坏，因而变形缓慢。在很低温度下，振动能
应力-应变曲线是一种伸长结晶橡胶的典型曲 不足以克服吸引力，橡胶则会变成坚硬的固体。

China Rubber/Plastics Intelligent Manufacturing And Environmental Protection 2018.4 61