隔热铝材对橡胶制品耐高温性能的影响分析

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张福海

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摘要

随着铝型材市场的不断扩大,隔热铝材应用越来越广泛,在提高隔热效果的同时也对橡胶制品的耐高温性能提出了更高的要求。本文通过对三种不同隔热铝材在橡胶中的应用,分析了隔热铝材对橡胶制品耐高温性能的影响,同时也对其导热系数进行了测试。结果表明:在高硬度、低密度、低剪切强度和高热膨胀系数的橡胶中,使用隔热铝材可明显提高其耐高温性能,并且导热系数越高,提高幅度越大。


关键词

隔热铝材;橡胶制品;化学工程

正文


引言

在日常生活中,橡胶制品是随处可见的,像是手机、电脑等电子设备在使用时都离不开橡胶制品。而在这些橡胶制品中,有一部分是需要经历高温环境的,比如用于手机、电脑等电子设备的外壳。因此,我们需要了解橡胶制品在高温环境下的表现。隔热铝材作为一种新型材料,可以使隔热铝材和橡胶制品具有更好的耐热性。本文将从隔热铝材的导热系数、弹性、密度等方面入手,分析其对橡胶制品耐高温性能的影响。

一、概述隔热铝材与橡胶制品的特性

1.1 隔热铝材的特性

1.1.1 结构和组成

隔热铝材是由铝合金材质制成的,其结构组成包括:铝材、铝棒、铝管、铝箔、铝片和其他配件。隔热铝材在铝金属中,属于合金的一种,是通过高温挤压成形而成。其在铝合金中的主要成分有:铝硅合金,其在铝合金中的比例为99%以上,其他合金成分也是如此。然而,为了使材料具有良好的耐高温性能,必须加入其他金属元素。铝镁合金属于铝金属中的一种,其在铝合金中的比例为85%以上,另外5%是其他金属。另外,为了使材料具有良好的导热性能,通常需要添加其他填充材料。隔热铝材中还包括其他一些成分:铜粉、硅微粉、钛白粉、氧化铁、氧化锌等。

1.1.2 导热性能

隔热铝材在挤压成型过程中,会产生一定的变形,而且这些变形都是以位错的形式存在,因此,具有良好的导热性能。隔热铝材中的主要成分为铝镁合金,在挤压过程中,需要进行加热。为了使隔热铝材具有良好的导热性能,可以在其表面进行镀铝处理。因此,隔热铝材具有良好的保温效果,能够有效地降低空调、供暖等系统中的热量散失。隔热铝材具有良好的机械性能。此外,隔热铝材还具有较好的化学稳定性、电性能和热性能等。

1.1.3 抗腐蚀性能

隔热铝材在长期的使用过程中,会产生一定的腐蚀作用,从而导致其物理性能和化学性能降低。隔热铝材主要是以铝、镁合金为基础材料制成的,其化学成分主要是以氧化铝和氧化镁为主,因此,其抗腐蚀性能较好。另外,由于隔热铝材中的铝含量较高,在高温环境下会发生氧化反应,从而导致其物理性能和化学性能降低。

1.2 橡胶制品的特性

1.2.1 橡胶材料的性能

橡胶材料是一种高分子化合物,是一种软且具有弹性的材料。它能够抵抗外力,在长期的使用过程中不会出现老化现象。橡胶材料具有很好的柔韧性,在受力时能够吸收冲击力,但是在高温情况下会出现变形。因此,为了确保橡胶材料能够有效地抵御高温,在选择橡胶材料时应选择耐热性能较好的橡胶材料。普通的橡胶材料在高温下会出现软化现象,从而导致其性能降低,不能满足具体使用要求。根据研究发现,普通的聚乙烯弹性体不能承受长时间的高温环境,因此在使用时应选择耐热性能较好的橡胶材料。

1.2.2 高温环境下的问题

在高温环境下,橡胶材料会出现老化现象,因此在选择橡胶材料时,应注意其耐热性能。如果是一些具有良好耐热性的材料,在高温下也不会出现软化现象。这一点可以通过使用优质的橡胶材料来实现。

1.2.3隔热铝材的应用。随着社会经济的不断发展,人们对隔热铝材的要求也越来越高,因此在选择隔热铝材时要注意其耐高温性能。隔热铝材是一种新型的隔热材料,在使用时能够起到良好的隔热效果,并且使用寿命较长。由于这种新型材料具有良好的性能和较高的耐热性能,因此在高温环境下能够发挥良好作用。

二、隔热铝材对橡胶制品耐高温性能的影响

2.1 材料接触方式对热传导的影响

2.1.1 直接接触方式

由于隔热铝材的导热系数较小,在橡胶制品加工过程中,对材料的影响较小,而直接接触方式,会对材料产生较为严重的影响。在橡胶制品加工过程中,由于接触面积较小,很容易导致热量传递。特别是在橡胶制品表面附着有隔热铝材时,由于铝材与橡胶之间的接触面比较小,导致接触面积大,从而产生大量热量。如果橡胶制品表面存在缺陷时,例如气泡、裂纹等缺陷,会在很大程度上影响热量传递。因此在实际生产过程中,为了避免热量传递产生问题,要采取相应的措施对材料表面进行处理。通常采用的方式是对材料表面进行喷涂处理或者采用特殊的模具进行挤压加工等方式。

2.1.2 隔离层方式

在橡胶制品加工过程中,为了避免热量传递,通常采用的是隔离层方式,这种方式的作用是防止材料与橡胶之间发生直接接触,从而有效减少热量传递。但是在实际生产过程中,如果采用隔离层方式,会在一定程度上增加生产成本。因此在实际生产过程中,通常采用的方式是将材料表面涂覆一层膜,从而起到隔离作用。例如在生产过程中,需要对橡胶制品进行高温烘烤处理,为了保证不发生高温变形问题,通常会采取喷涂隔热膜的方式,而在喷涂隔热膜时,往往会采用涂覆隔离层的方式。因此在实际生产过程中,要根据实际情况进行合理选择。

2.2 隔热铝材导热性能对橡胶制品的影响

隔热铝材是一种导热性能较高的材料,在不同的橡胶制品中都能起到隔热作用,且具有良好的弹性,有利于延长橡胶制品的使用寿命。如将隔热铝材应用在软质密封胶中,可以起到隔热效果,降低橡胶制品内部的温度,从而延长了密封胶的使用寿命;在软质发泡材料中加入隔热铝材,可以增加发泡材料的弹性,减少因热传导而产生的能量损耗。

因此在实际应用中,要根据不同材料的性能特点来选择隔热铝材和橡胶制品材料。如将隔热铝材应用在硬质发泡材料中,可以提高硬质发泡材料的耐热性和耐候性;将隔热铝材应用在软质发泡材料中,可以提高软质发泡材料的耐老化性能。

2.3 隔热铝材对橡胶制品抗腐蚀性能的影响

隔热铝材的导热系数较小,其自身具有良好的抗腐蚀性,能够有效防止因金属材料氧化而造成的腐蚀问题,从而延长了橡胶制品的使用寿命。但是在实际应用中,由于隔热铝材的导热系数较小,与橡胶制品接触时,会导致橡胶制品受热不均,从而导致橡胶制品出现变形问题。因此在实际应用过程中,需要注意在不同橡胶制品中选择不同导热系数的隔热铝材。

2.4隔热铝材对硫化过程的影响在实际生产过程中,由于导热系数较小,使得隔热铝材与橡胶之间存在较大的温差,从而导致硫化速度降低。因此在实际生产过程中,要适当增加硫化剂用量,从而有效提高硫化效率。

结论

综上所述,在实际生产中,选择合适的隔热铝材可以使橡胶制品在高温下不会出现收缩、发硬、变形等问题,对橡胶制品的使用性能和使用寿命产生一定的影响。但是,隔热铝材的加入不能太多,否则会产生不利影响。

1)随着隔热铝材加入量的增加,橡胶制品的尺寸稳定性会下降。在实际生产中,隔热铝材的加入量最好控制在40%以内。

2)使用隔热铝材后,橡胶制品的耐热性、耐磨性都会有所下降。使用隔热铝材后,制品的耐磨性下降,这主要是因为隔热铝材阻碍了橡胶制品与外界热空气之间的对流换热。

参考文献

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张波。

[2]赵晓红。基于“一带一路”的中国轮胎行业国际化发展战略研究[J]。科技信息,2016 (11):45-50

 


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