El millor material de cautxú per a la resistència a la tracció i la classificació
El cautxú és un material polímer elàstic important, i les seves propietats mecàniques, com ara la resistència a la tracció, l'allargament al trencament, la resistència al desgast, la resistència a l'esquinçament, etc., s'utilitzen àmpliament en la indústria, l'aviació, aeroespacial, i àmbits de consum. La resistència a la tracció és un indicador clau per avaluar les propietats mecàniques dels materials de cautxú i normalment es refereix a la força de tracció màxima que pot suportar un material abans de trencar-se per unitat d'àrea de secció transversal. A continuació es discuteixen els millors materials de cautxú en termes de resistència a la tracció des de la perspectiva de l'estructura química, les característiques de rendiment i els camps d'aplicació específics.
A continuació es mostra una classificació i una descripció detallada dels cautxús comuns d'alt rendiment basat en la resistència a la tracció com a criteri principal:
Cautxú de poliuretà (PU)
Interval de resistència a la tracció: 30-50 MPa
El cautxú de poliuretà és un dels elastòmers mecànics més destacats, amb una resistència a la tracció i un allargament a la ruptura extremadament elevats (fins al 500%).
Avantatges de l'estructura molecular: Els segments durs (isocianats aromàtics o alifàtics) i els segments tous (polièter o polièster) de la cadena molecular es disposen alternativament, donant-li una excel·lent resistència a la tracció i al trencament.
Característiques de rendiment: el cautxú de poliuretà té la resistència a la tracció més alta de tots els materials de cautxú i té tant resistència a l'abrasió com a l'impacte.
Aplicacions: S'utilitza principalment per a peces en entorns d'alta càrrega, com ara cintes transportadores, corrons, coixinets absorbents de cops, peces de maquinària de camps petroliers, etc.
Cautxú natural (NR)
Interval de resistència a la tracció: 20-30 MPa (més elevat després de la vulcanització)
El cautxú natural és un polímer de poliisoprè extret dels arbres del cautxú, i la seva estructura molecular única li confereix una gran elasticitat i una excel·lent resistència a la tracció, especialment després de la vulcanització.
Avantatges de l'estructura molecular: la columna vertebral molecular del cautxú natural conté un gran nombre d'estructures cis-1,4-de poliisoprè, cosa que la fa efectiva i es distribueix uniformement durant el procés de tracció.
Característiques de rendiment: el cautxú natural té un allargament extremadament alt a la ruptura (fins al 500% ~ 700%) quan s'estira i pot mostrar una excel·lent resistència a l'esquinçament sota càrregues elevades.
Aplicacions: a causa de la seva resistència a la tracció i a la fatiga, s'utilitza àmpliament en pneumàtics, segells, amortidors, cintes transportadores i altres camps que requereixen una gran resistència mecànica.
Cautxú de polibutadiè (BR)
Interval de resistència a la tracció: 15-25 MPa
El cautxú de butadiè és conegut per la seva elasticitat extremadament alta i bona resistència a la propagació d'esquerdes, i la seva resistència a la tracció es millora significativament després de la vulcanització i la barreja, el que el converteix en un material important en molts camps industrials.
Cautxú nitril butadiè (NBR)
Interval de resistència a la tracció: 10-20 MPa (augmentat significativament després de la vulcanització)
El cautxú de nitril s'utilitza àmpliament en productes industrials a causa de la seva resistència a l'oli i bona resistència mecànica, especialment adequat per a entorns químicament corrosius.
Monòmer d'etilè propilè diè (EPDM)
Interval de resistència a la tracció: 10-18 MPa
L'EPDM té una excel·lent resistència a la intempèrie, resistència a l'ozó i resistència a la calor, i s'utilitza àmpliamentautomociói camps de la construcció.
Cautxú de silicona (VMQ)
Interval de resistència a la tracció: 6-15 MPa
El cautxú de silicona és conegut per la seva resistència a altes i baixes temperatures, i malgrat la seva baixa resistència a la tracció, destaca en els camps aeroespacial i mèdic.
Cautxú de fluorocarboni (FKM)
Interval de resistència a la tracció: 10-18 MPa
Els fluoroelastòmers excel·lent en entorns químics i d'alta temperatura i s'utilitzen principalment en aplicacions especialitzades que són resistents a la corrosió i altes temperatures.
| Tipus de goma | Resistència a la tracció (MPa) | Elongació a la ruptura (%) | Avantatges clau |
|
PU |
30–50 |
500–800 |
Resistència a la tracció i a l'abrasió extremadament alta |
|
NR |
20–30 |
500–700 |
Alta elasticitat i resistència a la ruptura |
|
BR |
15–25 |
400–600 |
Bona resistència a la propagació d'esquerdes |
|
CR |
10–20 |
200–300 |
Resistent a la intempèrie, resistència a l'oli i retard de flama |
|
NBR |
10–20 |
250–350 |
Excel·lent resistència a l'oli i als productes químics |
|
EPDM |
10–18 |
300–400 |
Resistència a l'envelliment i resistència a l'ozó |
|
VMQ |
6–15 |
150–300 |
Resistència a alta i baixa temperatura i biocompatibilitat |
Pel que fa al rendiment integral, el cautxú de poliuretà ocupa el primer lloc amb la major resistència a la tracció i al desgast, mentre que el cautxú natural ocupa el segon lloc amb la seva alta elasticitat i resistència. El neoprè és un material important en enginyeria i indústria a causa de la seva resistència a la tracció ben equilibrada (15-25 MPa després de la vulcanització) i una excel·lent resistència a la intempèrie i retard de flama. Segons els requisits de l'aplicació específica, els diferents materials de cautxú tenen el seu rang d'ús i avantatges òptims.