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橡膠制品硫化膠的力學性能

時間:2019-07-29 1500 次瀏覽

信息摘要:硫化膠能作為結構材料應用,首先在于它具有獨特的性能:在很小的機械作用下,變形可高達百分之數百而不損壞;在機械作用下,形狀發生變化而體積保持不變:除去外力后,能恢復原來的形狀:在變形過程中吸收機械能,在隨后的恢復中又釋放出機械能。硫化膠的力學性能和金屬的性能截然不同,金屬在其變形不大于1%的情況下,才能保持彈性和具有高的抗變形性。塑料和化學纖維與硫化膠的區別在于:它們除去機械力后,不能迅速恢復原來的

硫化膠能作為結構材料應用,首先在于它具有獨特的性能:在很小的機械作用下,變形可高達百分之數百而不損壞;在機械作用下,形狀發生變化而體積保持不變:除去外力后,能恢復原來的形狀:在變形過程中吸收機械能,在隨后的恢復中又釋放出機械能。
硫化膠的力學性能和金屬的性能截然不同,金屬在其變形不大于1%的情況下,才能保持彈性和具有高的抗變形性。塑料和化學纖維與硫化膠的區別在于:它們除去機械力后,不能迅速恢復原來的形狀。
硫化膠的力學性能決定于它的高彈性和松弛性質,即決定于應力與負荷作用的時間和變形速度的依賴關系。在靜態和動態負荷下,硫化膠均呈現出這些性質。
硫化膠力學性能的研究,是以研究其物理和化學結構、高彈變形和松弛過程的性質為基礎的。雖然有許多著作研究了分子水平或超分子水平的橡膠結構與性能之間的關系,但所得結果尚不能具體地預告成分復雜的復合材料——硫化膠的力學性能。因此,雖然在大多數情況下,在理論上可以解釋具體硫化膠力學行為的特點,但卻不能作為制備具有指定力學性能的硫化膠的充分根據。
下面闡述硫化膠的力學性能與橡膠品種、膠料配方以及制品所用膠料的工藝特點的關系。這里所介紹的在靜態和動態負荷下,硫化膠行為的主要規律性,僅只是對于制造具有指定力學性能的硫化膠時,為解決工藝方面問題所必需的。
硫化膠在靜態負荷下的力學性能
硫化膠在靜態負荷下,具有強度和彈性松弛兩種性能。強度性能指標表示硫化膠在機械力的作用下,抵抗破壞的能力。通常測定拉伸強度(fg)和撕裂強度(B)、硬度、蠕變和應力松弛指標表示彈性松弛性能。
常常用拉伸強度指標作為標準,比較鑒定不向的硫化膠和控制硫化膠的質量。這種方法驟然看來似乎是錯謬的,因為橡膠制品在使用條件下,不會發生在做拉伸強度試驗時出現的那樣大的變形。但是許多橡膠制品的實際使用壽命與拉伸強度和撕裂強度卻有比例關系。例如,變形受骨架材料限制的通舊運輸帶復蓋膠的耐磨性和硫化膠的拉伸強定戒正比。大多數受力的和耐沖擊的橡膠制品、橡膠支座、管接頭和緩沖器,共耐久性嶼隨硫化膠強度的提高而增加。對密封制品來說,硫化膠的撕裂強度低,會使橡膠在結合面間的縫隙處被擠撕而破壞密封。看來,拉伸強度指標能反映硫化膠的結構特點,這些結構特點決定著使用條件下實際變形較小時硫化膠的行為。
最近有人提出了在有限變形條件下,測定硫化膠強度性能的新方法。據稱,用切斷法測定的硫化膠強度性能和拉伸強度相比,能更好地表征制品的硫化膠的性能。但這并不總是能得到制品使用結果的證實,例如,當運輸帶復蓋膠使用結晶型橡膠和活性炭黑時,其耐用性和耐磨性顯著提高,雖然硫化膠的切斷強度與橡膠的結晶能力、填充劑的類型和用量關系不大,而且,使用活性炭黑時切斷強度還可能降低。
以拉伸結晶橡膠為基礎的最高。隨著滯后損失的增大,其小包括在非結晶型橡膠的膠料中加入填充劑,拉伸強度均會增大。所以,提高溫度和降低拉伸速度,在膠料中加入軟化劑,以及降低定向能力和滯后損失的其他因素,都可導致強度降低。
通常扯斷伸長率(ep)低的硫化膠,其拉伸強度也低。在許多情況下,拉伸強度和撕裂強度成正比。撕裂強度通常隨扯斷伸長率和滯后損失的降低,以及硫化膠因過硫或老化時硬度增大而降低。配方和工藝因素對撕裂強度的影響,要比對拉伸強度的影響大。
在選擇制造豫膠工業制品山的硫化膠時,剛性是其主要判斷標準之一。例如,受力的減震像膠制品往負荷下,結構部件的變形取決于剛性。密封件的最適宜的剛性值,取決于必須的或允許的壓縮應力、硫化膠擠撕于間隙的可能性和在高溫及高壓介質中機械損壞的可能性。
剛性可理解為試樣的抗變形性。因此,模量值是硫化膠的剛性表征之一,通常采項給定拉伸速度下的定伸長時的應里作為模量。常用硫化膠的硬度來評定硫化膠的剛性,硬度表示硫化膠變形極小時的彈性模量。
根據應力—應變曲線的形狀,不同的硫化膠,300%定伸應力、拉伸強度和扯斷伸長率可能相同,但這些硫化膠的定伸應力與負荷的依賴關系可能完全不同。因此,硫化膠剛性的評定,應當在變形值一定應力-應變依賴關系一定的條件下進行。甚至同一配方的硫化膠由于膠料制造工藝的差異,其應力—應變曲線的形狀也可能不同。定伸應力值完全取決于試樣變形的程度。例如,變形由2%增加到20%時,定伸應力可能增大一倍。

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