1,交聯結構
橡膠的聚合物鏈通過支鏈連接形成三維網絡大分子,形成交聯結構。交聯鍵類型和交聯密度是交聯結構中最重要的參數,它們分別表示交聯鍵的結構和分布在橡膠分子鏈之間的交聯點的密度。交聯後,橡膠的物理性能發生了很大變化,其中模量和硬度是受交聯密度影響最顯著的性能。由於交聯產生的鏈間交聯點抑制了聚合物鏈間的滑動,所以模量和硬度隨著交聯密度的增加而增加。交聯密度與拉伸強度和撕裂強度的關系比較復雜,其性能在壹定的交聯度範圍內有壹個峰值。抗疲勞性和抗熱氧老化性受交聯鍵類型的影響很大。由於多硫鍵的斷裂重排,多硫鍵較多的硫化膠網絡的耐疲勞性能較好,鍵能較高的碳碳交聯鍵有利於提高硫化膠的耐熱氧老化性能。
2.交聯鍵類型
Blackman等人發現硫化橡膠中存在以下交聯鍵:多硫化物交聯鍵、二硫化物交聯鍵、單硫化物交聯鍵和碳碳交聯鍵等。天然橡膠硫化膠網絡的研究也證實了這壹點。
交聯鍵的類型根據所用固化體系的類型而變化。以天然橡膠為例,不同層次的硫化體系得到不同結構的硫化膠,CV(普通硫黃硫化體系)得到的硫化膠網絡含有更多的多硫鍵。EV(有效硫硫化體系)得到的主要硫鍵是單硫鍵。而semi EV(半有效硫硫化體系)得到的交聯鍵類型比例介於前兩者之間;通過過氧化物硫化體系獲得了具有高鍵能的碳-碳鍵。
3.表征方法
定性分析:根據不同交聯鍵類型對應的吸收峰不同,可以用紅外光譜和紫外光譜對橡膠的交聯鍵類型進行定性分析。紅外光譜和紫外光譜能有效地表征橡膠交聯鍵的類型。根據紅外光譜的吸收原理,吸收峰的強度也在壹定程度上反映了相應化學鍵的數目。然而,由於紅外和紫外光譜分析技術的特點以及目前分析技術的局限性,利用光譜吸收峰的強度進行定量分析會受到許多不確定因素的影響,難以做出準確的分析。