分子量及其分布与机械性能
导读：
分子量及其分布与机械性能 有关橡胶的分子量及其分布与机械性能之间的关系，一直都是受到重视而加以研究的为这不仅影响到制品的性能，而且与加工性能有着密切关系。如半成品的收缩或
分子量及其分布与机械性能
有关橡胶的分子量及其分布与机械性能之间的关系，一直都是受到重视而加以研究的为这不仅影响到制品的性能，而且与加工性能有着密切关系。如半成品的收缩或恢复、表面光滑程度和尺寸准确性、加工的难易等都与分子量的大小及其分布有关。遮普（Zapp）等最早曾以异丁橡胶作过试验，这是因为异丁橡胶不易氧化，而且无支链，其性质易于作为标准。将异丁胶溶于苯再加丙酮分级沉淀，得到9个级分，测得的各级分相应分子量如表2-5所示。
可采用定变形、不定负荷的办法，研究在不同温度下分子量、分子量分散程度与塑性及其恢复能力的关系。由图2-3可看到各单级分塑性和弹性（恢复）情况。各级分塑性和弹性都是随温度的升高而下降，各曲线的斜率相差不大。
如将各级分分别混合成不同程度的混合物（如表2-6所示），则塑性和弹性的性质发生改变，混合物I为单级分，分散性最小，而Ⅳ的级分最多，分子量分布大些。虽然它们的平均分子量差不多。但塑性和弹性的关系则不相同。如图2-4所示。的热塑性最大，而分散性增加时，则热塑性趋向于减少，如曲线Ⅱ、Ⅱ、Ⅳ所示。在40℃时，塑性各不相同，但在高温时则相差不多。在弹性方面，T、I、Ⅱ曲线分开，温度升高时Ⅰ的恢复降低得快，Ⅱ和Ⅱ较慢。而的分散度最大，温度升高时，恢复减少得最慢，超过其它曲线，在高温时恢复率最大。所以分散度过大时也是不适合工艺要求的。由此也可看出，分子量大的橡胶如有适宜的分子量分布,也可改善其工艺性能。
有的研究人员将丁苯橡胶的溶液加酒精沉淀分成高分子级分和低分子级分,各占原橡胶重量的4.56%和40.19%,各级分的分子量用
表示,分别为4.3和1.1。因
是相对粘度的对数与浓度的比值,当溶液很稀时,这个数值接近于特性粘度η,故可代表分子量。高分子级分将此二级分橡胶和原来的丁苯橡胶按一定配方在相同条件下硫化,测得试片的强度如图2-5所示。由图可见,分子量大者强度也大。
扬可( Yanko)曾将丁苯橡胶分为9个级分来比较不同分子量和物理性能的关系,如表2-7所示。这九个级分中,级分6占丁苯橡胶总重量的72%,它们的物理性能都比全丁苯橡原丁苯橡胶低分子级分胶好,而级分7、8、9在丁苯橡胶中起着不良作用,塑炼后分子量的分布有所改变。塑炼使长分子断裂,但分子量小者则改变不多。
将1~6级分分别硫化到同一硫化程度,硫化程度以达到定伸强度70公斤/厘米2为标准。为了使各级分达到相同的硫化程度,级分1、2、3所用硫黄量均为1.3份,而分子量较小的4、5、6级分其硫黄用量分别增加到1.61,8和2.1份,而且硫化所需时间也较长。
由图2-6可见,伸长率以分子量M达到200,000为最高,而抗张强度以分子量达到300,000为最高。
由本实验及其它有关实验都可看出,橡胶分子量增加时,其硫化胶的抗张强度也增加得很快,但达到一定分子量以后,抗张强度的增加就不甚显著。其原因可用弗洛里(Fory)的硫化胶网状结构理论来解释。其要点是因硫化胶的网状结构中,分子链上两个交联点之间的分子链段(用分子量M表示)为有效链段,它对橡胶的强度和弹性能作出贡献。但每条分子链都有源个末端,硫化后这世贫些末端依然存在,较少受交联的制约,因此称为游离末端。它们对硫化胶的强力等没有贡献,只是填充在硫化冈中,而且对弹性还会起到一定阻碍作用。如硫化前分子量小正(即分子链短)者在硫化后每毫升胶中的末端数要比分子量大的分子链末端数多许多(末端数=2倍分子数)。同时因末端多了硫桥间的链段数也少了。因之硫化前橡胶分子量大的,其硫化胶的强度也较大。固分子图2-6丁苯橡胶1~6级分在塑炼后硫化至同一硫化程度时所得各级分的机械性能少来端的阻,既以弹率、线劳发热量也较小。
同样道理可投明为什么在本实验中分子量较小些的4、5、6等级分需要较多的硫和较长的硫化时间。这是因为分子量较小的级分游离末端较多，必需有更密的交联、更紧的网状组织，才能达到所要求的定伸强度和较高的抗张强度。也因为各级分的模量虽大致相同，但低级分者硬度则较大。
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