橡膠的透過(guò)性與配合技術(shù)

對(duì)氣體和液體的透過(guò)性，由來(lái)就是橡膠材料或橡膠制品的重要的物理性能之一。輪胎等抗氣體透過(guò)或膠管等抗液體透過(guò)的低透過(guò)性橡膠制品，早就在各領(lǐng)域進(jìn)行了研究并實(shí)際應(yīng)用近年來(lái)，人們利用聚合物的透過(guò)性功能研究了和各種分離膜等制品。但也不可忽視，因透過(guò)和擴(kuò)散致使各種橡膠制品產(chǎn)生許多不良現(xiàn)象，如增塑劑、硫化劑、促進(jìn)劑和石蠟等各種配合劑的噴霜或污染、遷移等，以及因氧氣、水份等透過(guò)而引起制品老化等。另外，近年來(lái)由于環(huán)保問(wèn)題的化，人們對(duì)高屏蔽性即低透過(guò)性材料的要求在日益增強(qiáng)。

橡膠材料的透過(guò)性與擴(kuò)散有關(guān)，對(duì)于氣體和液體基本上無(wú)差異。但是，就各種液體而言，材料的膨潤(rùn)有賴(lài)于液體的濃度，使其透過(guò)行為和處理方法變得復(fù)雜起來(lái)。液體的透過(guò)系數(shù)隨著蒸氣壓的增大而提高，在蒸氣壓力下，液體的透過(guò)量與濃度的關(guān)系愈密切，則橡膠與液體的相容性就越好，而且橡膠在液體中的膨潤(rùn)量也相應(yīng)增大。

氣體和液體從橡膠材料的一面向另一面遷移的過(guò)程稱(chēng)為擴(kuò)散，而要明確這種擴(kuò)散行業(yè)，還考慮氣體和液體對(duì)橡膠表面的溶解。此外，氣體和液體經(jīng)過(guò)溶解、擴(kuò)散向外界蒸發(fā)的過(guò)程稱(chēng)為透過(guò)。透過(guò)過(guò)程雖因擴(kuò)散和溶解的交互作用而變得復(fù)雜，但它仍容易進(jìn)行試驗(yàn)研究。

圖1為氣體和液體對(duì)橡膠材料溶解、擴(kuò)散、透過(guò)的過(guò)程。由該圖1可見(jiàn)，透過(guò)過(guò)程分為三個(gè)階段：第一階段是透過(guò)物質(zhì)(氣體和液體)吸附在膠膜表面即溶解，而溶解速度和濃度取決于高壓一側(cè)的蒸氣壓力；第二階段是透過(guò)物質(zhì)向膠膜低壓一側(cè)移動(dòng)即擴(kuò)散；第三階段是透過(guò)物質(zhì)脫離低壓一側(cè)膠膜的表面即透過(guò)，而透過(guò)濃度取決于蒸氣

橡膠結(jié)構(gòu)與透過(guò)性的關(guān)系

含極性基團(tuán)和甲基的橡膠，其擴(kuò)散系數(shù)一般較小。對(duì)于丁腈橡膠，其透氣系數(shù)隨著丙烯腈含量增加而降低；對(duì)于SBR，苯乙烯結(jié)合量大的透過(guò)性?。粚?duì)于聚異丁烯和IIR等，因其分子的空間位阻致使擴(kuò)散系數(shù)減?。粚?duì)于EPDM等，擴(kuò)散系數(shù)隨丙烯含量增加而減小。另外，由雙鍵引起內(nèi)部可移動(dòng)的不飽和橡膠和由SiO鍵引起內(nèi)部可移動(dòng)的硅橡膠，其擴(kuò)散系數(shù)較大?？傊袠O性基團(tuán)、存在甲基空間位阻、不含雙鍵、結(jié)晶性大、內(nèi)部可移動(dòng)性小的橡膠材料，其擴(kuò)散性就?。挥袠O性和沸點(diǎn)高的橡膠材料，其溶解性小。但不能忽視溫度的作用。例如，IIR的CO₂透過(guò)量，在常溫下為SBR的1/20，而在75°下為SBR的1/2～1/3。此外，透氣量往往隨橡膠配方而異。