橡胶各类性能的知识大全.docx
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橡胶各类性能的知识大全
橡胶各类性能的知识大全
一、定伸应力与硬度
硬度与定伸应力均表征材料抵抗变形的能力,或者表征产生一定形变所需要的应力。
定伸应力对应于拉伸变形;硬度对应于压缩变形,也可以说是硫化胶在极低变形下的弹性模量。
实际上,硬度是应该同模量、恢复、永久变形等几个材料参数相关。
硬度与定伸应力都作为材料刚性的量度。
增大橡胶大分子链的刚性与分于间力(如NBR/CR/PU/ACM/FKM),或者在橡胶中配入酚醛树脂与环氧树脂等并适度交联,尼龙、PE、PS、EVA、PVC等塑料都能使刚性增大。
NR中加入补强酚醛树脂5份,硬度(邵尔A)增22;加入HS—860(PS)20份取代NR,硬度(邵尔A)升18。
增大橡胶的分子量,缩窄分子量分布也有相当的效果。
定伸应力表征总交联密度,它们之间有线性关系。
即增加化学交联、大分于物理纠结、填料;橡胶大分于的“相互结合”,都相应增大定伸应力与硬度。
交联链类型影响橡胶应力松弛速度。
多硫键与离于键松弛快,硬度与定伸应力相对低;碳碳键松弛慢,刚性相对大。
硫化体系决定交联密度与交联键类型,务必细心调控。
众所周知,高硫用量是获取高硬度的方法之一。
此外,采用秋兰姆类、氨基甲醉盐类超速促进剂会比嗟卩坐类、次磺酰胺类有更高的硬度与定伸应力。
DCP等过氧化物,配共硫化剂HVA-2.1,2-PBD,增大交联密度,就能提高定伸应力;若配以硫磺,定伸应力就下降了。
橡胶中加入填料将使刚性增大。
就炭黑而论,同用量下,结构性影响最大(吸留橡胶效应)。
结构性髙、粒于小、表面活性大的炭黑,结合橡胶量多,刚性就提高。
白炭黑粒于小的硬度高,但相比同粒于大小的炭黑而言,如果交联不足,就会使定伸应力下降。
海泡石等含硅填料,如加入Si-69、kh-59()、三乙醇胺等,改进填料;橡胶的(硫化过程)结合,硬度与定伸应力将显著增大(伸长率大大下降)。
表5-1显示加入填料后的硬度(邵尔A)增大值。
值得注意的是,强化填料的分散,往往降低定伸应力;甲基丙烯酸的锌、镁盐也常用作橡胶助剂提高硫化胶硬度,橡胶极性越大,镁盐的增硬效果越显著。
炭黑用量为85份,硬度达到90(邵尔A)之后,硬度增大就很不明显了。
另外,填料量大,动力消耗大,流动性差,加工困难。
对于密封压力大或要求高硬度的密封件或制品,可以在加工时采用起临时增塑作用及硫化时参与交联反应的软化剂,例如用齐聚酯(硫化胶有复合醛链与盐链交联,可用DM.DTDM、DCP等引发交联)、白炭黑(75份)充填NBR,当加入齐聚酯()〜3()份,r为63s-1,温度为100°C时的软化指数对应为〜,硬度(邵尔A)则从87升至95。
含齐聚酯的()形圈可用于50MPa压力下的密封,环氧树脂(配用顺丁烯二酸酹等固化剂)用于NER也可取得高硬度并利于加工。
甲基二异氤酸酯二聚体对NBR也有增硬和增大撕裂强度的效果。
无疑,这些方式比加大硫用量的方式便于硫化控制,强伸性能好,坚韧不脆又耐老化。
注:
CP为填料或软化剂质量份数
要获得低硬度、低定伸应力,首先要选用聚降冰片烯、聚己烯
(纯胶硬度仅为12)等低硬度橡胶,其次,同上述“反其道行之”也能达到目的,尤其是少用填料、减少总交联度及调整交联键类,例如使用M、DM,减少活性剂Zn()用量。
但关键在于选准软化剂,并且采取多种软化剂并用。
例如,1IR每加入环烷油1()份,硬度(邵尔A)大约降6;若采用古马龙,反而提髙定伸应力。
制取15或3()(即邵尔A)硬度的CR胶车昆,常采用油膏/锭子油/DEP或油膏/白矿油/机油并用体系。
二、拉伸强度
拉伸强度表征材料抵抗(拉伸)破坏的极限能力,也是橡胶制品普遍要求的性能。
即使在不影响使用性能的情况下,也常常要保证有某个水平的拉伸强度。
拉伸强度决定于橡胶的成分与结构规整性。
例如,冷冻或拉伸时结晶的NR、CR、CSM.IIR具有自补强能力,不用补强性填料已有相对大的拉伸强度;NBR随着丙烯購量的增大,分子间力增大,拉伸强度相应增大;AU、EU等大分于主链上有提髙主链刚性的芳环基团,使之具有很高的拉伸强度;聚丁二烯类橡胶,1,4顺式含量增多也使拉伸强度增大。
拉伸强度的实测值低于理论预测值,人们认为是由于体系中存在的内在缺陷与外在的表面微小裂纹所致。
增大分子量,缓解以至消除分于末端的干扰,拉伸强度会增大,但达到某值后增大渐渐平缓。
大分子的支化使硫化后形成的网构不完整,产生裂纹而不利于拉伸强度的提高;过量的凝胶也会有同类后果。
拉伸强度随交联密度变化会出现峰值。
结晶橡胶是这样,原因被认为是有利于大分子链取向结晶与不利于大分于链取向结晶两者谁占主导地位所致。
但是,非结晶性橡胶也有峰值现象,原因有待探索。
看来,有利于大分于链取向成有序结构并容易使之“固定”的,其拉伸强度增大。
交联键键能低的弱键,应力作用下容易断裂释放能量,减少应力集中;另外,弱键的早期断裂也有利于结晶性橡胶主链取向结晶,对获取高的拉伸强度有利。
因此,拉伸强度的顺序为:
离于键>多硫键〉单、双硫键〉碳碳键。
过氧化物硫化体系配少量硫作共硫化剂,引入含硫交联,加大拉伸强度及撕裂强度、伸长率。
橡胶采用的硫化体系要认真选取。
例如,对于CM炭黑胶,采用金属氧化物/促进剂体系硫化,过氧化物硫化的比NA-22的拉伸强度低10%〜2()%。
另外,C11R采用TMTD/DM,S/TMTD可得到髙的拉伸强度,而对于1IR,增大树脂用量,拉伸强度增大了。
与橡胶大分于界面结合弱的填料,在橡胶受应力时仅仅起到使裂口偏转、消耗能量的作用,要粒子小才有补强效果。
加入表面改性剂改进橡胶的相容性,改进分散,可望有所改进拉伸强度,季胺盐改性陶土,脂肪酸或树脂酸改性的活性碳酸钙便是例于。
这种改性没有引致橡胶大分子同填料表面更多的化学结合,补强效果有限。
对于与橡胶大分于有界面结合的填料,如炭黑,改变橡胶的物理结构,使界面层临近的橡胶大分于“有序化”,加上填料聚集体的取向,拉伸强度升髙。
这种提高对非结晶性橡胶尤其显著。
一般来说,炭黑粒于小而结构性又低(如低结构高耐磨HAF-LS).表面含氧基团多的(如槽黑),其拉伸强度、撕裂强度、伸长率高。
例如,对于白炭黑,除粒子比表面积外,具有II、皿型三次粒于形态的才具有髙拉伸强度。
ZSC是在过氧化物硫化的HNBR中引入丙烯酸类与含锌化合物现场聚合而成的5pm粒于,并均匀分散于HNBR中。
ZSC高伸长时,二次粒子(3呵)取向而得很髙拉伸强度(不小于40MPa),其耐磨性与耐疲劳破坏亦优良,硬度亦髙。
甲基丙烯酸镁对NBR也有提高拉伸强度与撕裂强度的作用,橡胶极性越大,作用的效果越大。
木素/胶乳共沉胶,木素分于伸展同橡胶大分于缠结与结合具有比生胶/木素混炼胶高许多的拉伸强度;但如果干燥不足,水分过量,拉伸强度就会大幅度下降。
另外,对(机械法)丁基(水胎)再生胶,配用白艳华、陶土、碳酸钙、沉淀白炭黑等填料,拉伸强度并非比配入活性白炭黑(如AWC、VN3等)的差。
填料用量有个最佳值,拉伸强度在此用量时最大,例如,海泡石对SBR,180份时拉伸强度最髙。
各种填料的最佳值不相同。
粒于小或结构性髙的,其最佳用量少。
一般来说,软化剂的加入将降低拉伸强度,例如加入石油系软化剂1()份、20份,NR的拉伸强度下降1()%〜20%;而SBR降20%〜3()%。
但也有软化剂在用量少时会因改进填料分散而使拉伸强度增大,例如NBR,当DBP小于10份就是这种情况,而对DBA(癸二酸二丁酯)或二硫代癸二酸酯类,即使少于10份也使拉伸强度下降。
此外,应该注意,古马龙对SBR有补强作用,可使拉伸强度增大;古马龙/DBP并用于NER中也有类似的作用。
橡胶配方设计中,填料/软化剂有个恰宜用量配比范围,可获得髙的拉伸强度(见图5-1)。
拉伸强度对其它性能的相关关系将在论述这些性能时介绍。
并用胶拉伸强度通常不遵从“加和律”,因为它受并用胶相溶性、硫化体系匹配和填料分布等因素的影响。
改进并用胶的相容性;可望提髙拉伸强度。
S1S可作1R/CR相容剂,拉伸强度高于加
图5-1填料与软化剂对拉伸强度的联合效应
和值;对IR/BR无相容剂的效能,拉伸强度便低于加和值。
硫化体系的重要性可参考第三章并用胶硫化的论述,就(NR/NBR、NR/SBR、NR/EPDM、SBR/NBR(50份:
50份,母胶掺合法)并用对(硫硫化体系)来说,组元胶硫化速度(t9())差别越大,拉伸强度相对越低,NR/NER、NR/SBR尤其显著。
CSM/SBR分别采用环氧树脂、DCP独立交联系统,拉伸强度就在加和线上方。
NBR40/ECO(加份/2()份)用DCP也比硫、给硫体的奸许多。
填料在并用胶各胶相中的分布对拉伸强度有重要影响。
对于EPDM/CR体系,炭黑全加入EPDM中,拉伸强度略髙于“加和值”,而母胶掺合法的低于“加和值”,炭黑全部加入CR中,拉伸强度最低。
这无疑同EPDM无自补强能力以及借助炭黑改进EPDM/CR的工艺相容性相关。
对EPDM/S1IR(机械法丁基再生胶5()份:
5()份)并用胶,由于超细活性碳酸钙(CCR)不适合EPDM,所以EPDM用炭黑而SIIR用CCR就可达到两者皆用炭黑的拉伸强度,而且节约成本。
可见,并用胶各胶相的填料品种选择及并用方式对获取高的拉伸强度也是相当重要的。
三、撕裂强度
橡胶的撕裂从橡胶中存在的缺陷或微裂纹处发生,然后渐渐发展至断裂。
撕裂强度的含义是单位厚度试样产生单位裂纹所需要的能量。
它同橡胶材料的应力”应变曲线形状、粘弹行为相关。
拉伸性能奸而又粘弹损耗大的,撕裂强度髙。
具有自补强性的NR、CR,有髙的撕裂强度;1IR内耗大,其炭黑填充胶撕裂强度较髙。
BR撕裂强度差,与它的拉伸结晶伸长率大,尤其是同它的粘弹损耗小相关。
一般而论,含硫交联键具有较高的撕裂强度,过氧化物配用少量硫改进撕裂强度便是例证。
又如SBR,硫硫化体系的撕裂强度约为过氧化物硫化体系的2〜3倍。
对于EPDM,DCP/(硫、促进剂)组合体系比硫促进剂还好。
就硫硫化体系来说,硫(2〜3份硫配用DM、CZ等中等活性促进剂为宜。
交联密度与撕裂强度曲线存在峰值,在恰宜交联密度下撕裂强度最大。
但这个交联密度值相对比拉伸强度的恰宜交联密度值小。
为获取大的撕裂强度,硫化时间(硫化程度)通常选小于硫化仪的。
过硫化使撕裂强度下降,但有效硫化体系比常规硫化体系的下降少许多。
如果HS-860/SBR配合恰当,即使达到tl()(),撕裂强度也不下降。
在橡胶中加入炭黑以改进撕裂强度,这对无自补强能力的SER、NBR以至BR、11R尤其显著。
此外,加入炭黑还可冲淡硫化体系对撕裂强度的效应,减少撕裂强度随温度升髙而下降的程度。
正如前述,炭黑以粒子小、结构性低、氧化程度大的撕裂强度髙。
此外,橡胶中加入白炭黑,可以大大提高撕裂强度,并已在轮胎胎面胶配方中应用。
陶土、海泡石对SER不比沉淀白炭黑、CaCo3差。
白色填料的改性处理,能够改进同橡胶的相容性及分散性,对改进撕裂强度有利。
对于SBR,活性超细CaCo3(CCR)比轻质CaCo3好许多接近陶土的水平。
改进橡胶/填料的界面结合也有利于改进撕裂强度,白炭黑/SER中添加Si-69可作例证。
与此同时,要注意伸长率下降导致撕裂强度降低的负面反应,SBR海泡石中添加Si-69、三乙醇胺及KH-590,使硬度(邵尔A)增大,使撕裂强度、伸长率下降。
填料用量也有最佳值,例如海泡石充填SER,225份时撕裂强度最大。
非补强填料比补强填料的恰宜用量值大,有的大许多。
软化剂大多降低撕裂强度。
例如,11R用软化剂15份,撕裂强度下降25%。
在NB1V白炭黑75份中分别加15份的DEP、齐聚酯后,撕裂强度分别下降20kN*m-l与2kN*m-l。
如前所述,配方设计中要注意填料与软化剂用量两者对撕裂强
度的综合效应。
并用胶撕裂强度同并用比的关系通常不遵从“加和律”,常常出现“谷值”,有的除有谷值外,还存在峰值,例如低温硫化的NER/NR、NBR/ENR。
四、扯断伸长率
扯断伸长率表征硫化胶网构的特性,是橡胶制品普遍要求的一项性能指标。
大分子链柔顺,变形能力大,可获得相对大的伸长率,如NR、CR、IlRo交联密度对伸长率的效应,交联密度髙,伸长率小。
另外还表明,这种效应是相对同类硫化系统而言的。
又如,HR的促进剂/硫不变,常规活性剂Zn()/St)的伸长率为50()%〜6()0%,特种组合活性剂可达700%〜8()()%。
后者的高伸长率是以降低交联密度得来的。
硫化胶网构是以交联密度、交联键类型与分布来表征其状况的。
交联键类型必会影响伸长率。
例如,相对于硫硫化体系而言,酚醛树脂或过氧化物硫化体系的伸长率皆低。
过氧化物配以少量硫可使伸长率增大,无疑同引入硫交联相关。
配人双马来酰亚胺3份/DCP份丙硫化胶的伸长率可达1100%(拉伸强度同酚醛树脂硫化的相当),是加入DCP3份/双马来酰亚胺份所难以达到的。
二元酸硫化ENR-50,二酯键交联在网构中分布不均匀可能正是伸长率低(拉伸强度亦低)的原因。
硫用量髙,采用促进效力低的促进剂,或者调整活化剂品种用量,可以获得高伸长率;促进剂促进效力高,调低硫及活性剂用量也可获得髙的伸长率。
实际上,对同一配方,调整硫化条件也会有效果。
加入补强效力强的填料,如炭黑,能够降低伸长率,尤以髙结构性者显著。
加入白炭黑以至同橡胶亲和性差的填料,由于“空穴”效应,会有比加入炭黑者伸长率更好的效果。
此外,减少填料用量,加入软化剂以及髙的含胶率等都有利于提高伸长率。
五、回弹性
橡胶为粘弹体,具有髙弹性与粘性。
橡胶的回弹性表征橡胶受力变形中可恢复的弹性变形大小,属于弹性滞后性能之一。
回弹性也是橡胶网构对外加应力反抗特性的表征,交联密度、交联键类型对此起共同作用。
如对于NER,DCP、无硫硫化体系回弹性比常规硫化体系的高。
对NR纯胶,采用高硫配以效力低的促进剂如醛胺类的AA、808,在减少应力-应变曲线上翘的同时,可以减少滞后环面积,弹性贮藏能增大,回弹性高。
一般认为,多硫键交联对链段约束力小、松弛快,故回弹性高,从而主张选用廛卩坐类、次磺酰胺类促进剂。
炭黑的粒于大、结构性低(吸留胶少)、同橡胶缺乏表面化学结合者的回弹性髙,而且回弹性随用量增大而下降的幅度减少。
据报道,气相白炭黑对硅橡胶,用3()〜6()份的回弹性几乎相近。
白炭黑、陶土3()份,对回弹性的影响很小;5()〜7()份,回弹性下降5%〜9%。
软化剂同橡胶相溶性奸不一定回弹性髙。
例如,对于NBR,加入酯类软化剂的回弹性为41%〜47%,而加入石油系软化剂仅为22%〜24%,但在NR、ER、SER中加入石蜡姪又比加入芳姪油有更高的回弹性。
六、耐磨性
耐磨性表征橡胶经受住表面因摩擦、刮削或腐蚀性机械作用而逐步损耗的能力,是橡胶材料多种物机性能的综合结果。
由于磨耗时外界表面状况及工况条件不同,磨耗有以下几种表现形式:
(1)磨损磨耗:
对粗糙、带菱形突出物,在高摩擦力(F)时,橡胶表面产生的破坏。
磨耗速度为103-105(|1
(2)滚动(卷曲)磨耗:
对相对光滑的表面,摩擦力使橡胶微观不平坦部分变形,被撕裂成小片成卷脱落,当斜及滑动速度大、温度髙时尤其显著。
磨耗速度为103-104(110
(3)疲劳磨耗:
多在橡胶表面摩擦力恒定、摩擦物粗糙、带钝形突出物和橡胶经受反复应力疲劳作用时产生。
磨耗速度为1()()〜1()2@,例如,密封件、输送带之类。
(4)冲击(或不固定磨料的磨蚀)磨耗:
在硬性磨料(有的带锐角棱)冲击时的磨损磨耗,磨耗速度为1()3〜1()6@,如砂磨机衬里、奢谷胶辘之类。
磨料的表面性状、工况条件的差异,必将使得同一配方的耐磨性优劣的实用性评价有差异,而配方设计中选取与调控(耐磨性之外的)性能项目与指标值也会有大的差异。
采用标准方法测试有同等耐磨性的橡胶,用于(有充气内胎的)胎面比运输带覆盖胶耐磨寿命高10()倍以上。
100%的滑动,摩擦因数!
大,摩擦力(F)增大,耐磨性远不如滚动磨耗。
例如,轮胎胎面胶作碰碰车胎胎面,磨面粗糙似豆腐渣,加入减磨剂,磨面光滑,使用寿命大大延长。
刚度(定伸应力、硬度)是决定磨耗类型的主要因素之一。
刚度提髙,疲劳磨耗及冲击磨耗加剧,而刚性表面的磨损磨耗、卷曲磨耗缓解。
例如,硬度达75(邵尔A),卷曲磨耗变成疲劳磨耗,磨耗速度降低1〜2个数量级;但对带锐角突出物的粗糙磨面,从疲劳磨耗升至卷曲磨耗。
通常,疲劳磨耗选硬度(邵尔A)为35〜55,冲击磨耗选硬度为5()〜7(),磨粒大于10mm的磨损磨耗选硬度为65〜85,例如奢谷胶棍,选硬度为92〜95;石油钻井泵活塞,泥浆介质,工况为冲击滑动,以疲劳磨耗为主,选硬度为(邵尔A)85比95的PU更耐磨。
硬度达一定值之后,耐磨性的增大缓慢,甚至有下降倾向。
回弹性增大,对未固定磨料的磨耗减少尤其重要。
滞后过程落后于反复应变时,应力的累积加剧表面破坏,砂磨机(包胶)浆叶的硫化胶回弹性低,寿命便短。
滞后损失的增大,拉伸强度有利于改善耐磨性;但磨擦因数、温升AT均增大,疲劳寿命下降。
两者综合,加快了磨损磨耗,减缓卷曲磨耗。
无疑,疲劳寿命下降、疲劳磨耗相应增大。
磨耗过程,橡胶表面生热,疲劳磨耗上升6〜8°C,磨损磨耗上升24,必然致使表面层橡胶结构转变,类似于热氧老化与力化学的降解效应,空气中比惰性介质中的磨耗量高〜1倍。
在l()()°C/72h热氧老化后,磨耗量增加
1〜2倍;而在140°C/72h条件下热氧老化后,则增加7〜9倍。
ZSC\HNBR\BR始终优于其它橡胶。
由于BR大分于链柔顺、低应力下耐疲劳优、动态模量大,加之炭黑结合结构具有髙的热机械稳定性,从而具有髙的耐磨性。
提高其顺式1,4含量,效果就更好。
如果增加1,2结构含量,耐磨性将下降。
由于SBR具有共觇而又稳定的苯环,其耐磨性比EPDMNR好。
PU主链上有强极性,含许多苯环,磨耗量比NR、SBR低1/2〜6/7。
另外,NBR耐磨性优于NR\SER在90cC左右下的耐磨性更好,尤其是对于非固定磨料的冲击磨耗以及滑动占主导的磨耗。
环氧化天然胶ENR比NR的磨耗好许多,这是由于环氧基量增大,使耐磨性大有改进,如ENR-40已接近NBR(JSR-230S)的磨耗水平。
在橡胶中加入高苯乙烯橡胶、PE、卩卩、PVC、尼龙、聚甲醛等,其磨面更显光滑,耐磨性大大改进。
交联密度有个恰宜值,这时耐磨性最优。
通常,硫化时间比硫化仪的t90要长些。
就海泡石/SBR论,适当增大硫用量(份)改善其耐磨性,常规硫化体系比有效体系好。
填充补强性炭黑能获得好的耐磨性。
炭黑的比表面积大,对NR、SBR、ER、NBR、IIR、EPDM>ACM、CR的耐磨性改进也大;炭黑结构性增大,对苛刻使用条件的耐磨性改进尤其大。
白炭黑(细粒子活性沉淀白炭黑,虽然胎面胶中取代N220,耐磨性降20%可以提髙撕裂强度,加上耐热性奸,尤其适宜较高温度使用的耐磨场合。
例如,白炭黑填充的著谷胶棍寿命比填充炭黑的好许多。
用偶朕剂等处理填料表面,强化填料/橡胶的界面结合,可以减少填料聚结,改进分散,大大改进耐磨性。
实际上,胶料回炼改进填料分散与减少填料或其它配合剂的“结聚”,耐磨性也增大。
用预硫化-拉伸硫化法制得的取向填充胶,耐磨性比未取向的高1()倍以上;橡胶中加入短纤维,在纤维表面形成弹性体取向结构,可大大改进耐磨性以及提高撕裂、耐疲劳破坏诸多性能。
填料对耐磨性有个恰宜用量,炭黑对通用橡胶为5()〜6()份,海泡石对SBR为22()份。
酚醛树脂2402、石油树脂的适度加人可以改进耐磨性,例如SBR/白炭黑髙硬度制品,配入24()2之后,实际磨耗寿命延长25%以上。
加人软化剂大多数都降低耐磨性。
改进耐热、耐疲劳破坏的防护体系,能有效地改进耐磨性,尤其在疲劳磨耗时。
此外,采用液态或气态五氟化锤、氯气对NER硫化胶表面处理,可降低摩擦因数,改进耐磨性(可减少磨耗达50%),降低接触区域摩擦升温,提高密封件使用寿命。
这种表面处理方法(如使用次氯酸钠处理30min),或者延长硫化时间,或者采用二段硫化,虽然增大了磨耗,但对于产生粘着磨耗的CR,可以消除粘着磨耗,从而消除粘着磨耗产生的磨粉附着在带轮上造成的噪音。
七、耐疲劳破坏
在动态拉伸、压缩、剪切或弯折作用下,橡胶的结构与性能发生变化称作“疲劳”。
随着疲劳过程的进行,材料不断地反复受应力作用与松弛,表面龟裂,裂口扩展至完全(使试样)断裂,则称作疲劳破坏。
疲劳寿命(NF)是试样破坏时(或达到某个裂口等级时)的动态应变周期(周次);疲劳强度是在恒动态应变周期下,试样破坏的最大动态应力值。
疲劳寿命与疲劳强度均可用来表征耐疲劳破坏。
橡胶种类为耐疲劳破坏的主要因素。
NR在应变通过()%时解结晶,Nf小;应变不通过()%时,诱发结晶,Nf大。
SER等,非结晶性橡胶则无此现象。
可见,NR制品设计要求处于无卸荷状态。
橡胶的并用可大大改进疲劳寿命。
交联密度对疲劳寿命Nf的效应,正如对“刚性”的论述一样,同试验条件相关。
交联键类型对NF的效应因试验条件、橡胶品种而异。
例如,应变振幅为0-100%时,常规硫化体系比有效硫化体系奸(34万次对万次);但在5()%〜275%时便相反了(29万次对43万次)。
一般来说,NR的屈挠相对疲劳强度,常规、有效、过氧化物硫化体系分别为1()()、43〜4()、70;当为20%〜1()()%应变时,过氧化物比硫硫化体系的Nf高9倍。
对于SER、NBR,有效硫化体系并不比常规硫化体系差。
NR应有个恰宜的硫/促进剂比,使多硫键量同较强结晶能力达到最佳综合平衡,获取最大NF(峰值)。
而对于NBR/ECO,除配用Ph3()4/NA-22外,S份(份(常规)、份/CZ1份(无硫)、份:
/S份(过氧化物)硫化者的NF分别为,,13万次。
又如,NR/SER;NR/EPDM;NR/NBR三类不同橡胶的并用对(母胶掺合法,配比为7()份/3()份)采用硫硫化体系,两个组元胶母胶的t9()相差大些的疲劳寿命Nf比19()相近的好许多。
总之,交联键类型的组配
(或者强键-弱键组合)对硫化胶的NF至关重要。
实际上就轮胎胎侧疲劳寿命论,使用过程中的热厌氧反应使多硫键减少,单硫键增多,物性下降使NF下降。
提高交联网构的稳定性有助于提高NF,例如对于NR5()/ER2()/EPDM3()的胎侧胶,过氧化物/(硫/促进剂)组合硫化比硫/促进剂硫化,不但Nf的原始值高2〜3倍,1()()°C老化3d或7d以后,前者比后者髙几倍至几百倍。
同理,1IR硫硫化体系中配入2402树脂,两种不同硫化机理的硫化体系一同起作用,NF就比只用硫/增进剂的髙了。
对于NR,用〜份CZ/份配双-1,6-(二乙基硫代氨墓甲酰)二硫代己烷(〜份)组合硫化,引入柔性热稳固的一(CU2)6—键,可成十倍地改良紧缩疲劳寿命;配用HTS也有类似效果,一样表明了提髙交联稳固性对NF的效应。
增大炭黑比表面积,在适宜用量下有利于提高抗裂口增长强度,提髙疲劳寿命。
也有数据表明,对CR、SRF的屈挠寿命大于20()万次,喷雾炭黑大于5()万次,HAF与瓦斯槽里大于万次。
一般来说,粒子适中的软炭黑耐疲劳性好些。
白炭黑有利于改进撕裂强度,提髙Nf的效力比炭黑大。
例如NB/I/填料(5()份),炭黑为〜万次,白炭黑的达12万次。
陶土不比活性白炭黑差,而比CaC()