硫化胶的力学性能.doc

硫化胶的力学性能硫化胶能作为结构材料应用，首先在于它具有独特的性能：在很小的机械作用下，变形可高达百分之数百而不损坏；在机械作用下，形状发生变化而体积保持不变：除去外力后，能恢复原来的形状：在变形过程中吸收机械能，在随后的恢复中又释放出机械能。硫化胶的力学性能和金属的性能截然不同，金属在其变形不大于1%的情况下，才能保持弹性和具有高的抗变形性。塑料和化学纤维与硫化胶的区别在于：它们除去机械力后，不能迅速恢复原来的形状。硫化胶的力学性能决定于它的高弹性和松弛性质，即决定于应力与负荷作用的时间和变形速度的依赖关系。在静态和动态负荷下，硫化胶均呈现出这些性质。硫化胶力学性能的研究，是以研究其物理和化学结构、高弹变形和松弛过程的性质为基础的。虽然有许多著作研究了分子水平或超分子水平的橡胶结构与性能之间的关系，但所得结果尚不能具体地预告成分复杂的复合材料硫化胶的力学性能。因此，虽然在大多数情况下，在理论上可以解释具体硫化胶力学行为的特点，但却不能作为制备具有指定力学性能的硫化胶的充分根据。下面阐述硫化胶的力学性能与橡胶品种、胶料配方以及制品所用胶料的工艺特点的关系。这里所介绍的在静态和动态负荷下，硫化胶行为的主要规律性，仅只是对于制造具有指定力学性能的硫化胶时，为解决工艺方面问题所必需的。硫化胶在静态负荷下的力学性能硫化胶在静态负荷下，具有强度和弹性松弛两种性能。强度性能指标表示硫化胶在机械力的作用下，抵抗破坏的能力。通常测定拉伸强度(fg)和撕裂强度(B)。硬度、蠕变和应力松弛指标表示弹性松弛性能。常常用拉伸强度指标作为标准，比较鉴定不向的硫化胶和控制硫化胶的质量。这种方法骤然看来似乎是错谬的，因为橡胶制品在使用条件下，不会发生在做拉伸强度试验时出现的那样大的变形。但是许多橡胶制品的实际使用寿命与拉伸强度和撕裂强度却有比例关系。例如，变形受骨架材料限制的通旧运输带复盖胶的耐磨性和硫化胶的拉伸强定戒正比。大多数受力的和耐冲击的橡胶制品、橡胶支座、管接头和缓冲器，共耐久性屿随硫化胶强度的提高而增加。对密封制品来说，硫化胶的撕裂强度低，会使橡胶在结合面间的缝隙处被挤撕而破坏密封。看来，拉伸强度指标能反映硫化胶的结构特点，这些结构特点决定着使用条件下实际变形较小时硫化胶的行为。最近有人提出了在有限变形条件下，测定硫化胶强度性能的新方法。据称，用切断法测定的硫化胶强度性能和拉伸强度相比，能更好地表征制品的硫化胶的性能。但这并不总是能得到制品使用结果的证实，例如，当运输带复盖胶使用结晶型橡胶和活性炭黑时，其耐用性和耐磨性显著提高，虽然硫化胶的切断强度与橡胶的结晶能力、填充剂的类型和用量关系不大，而且，使用活性炭黑时切断强度还可能降低。以拉伸结晶橡胶为基础的最高。随着滞后损失的增大，其小包括在非结晶型橡胶的胶料中加入填充剂，拉伸强度均会增大。所以，提高温度和降低拉伸速度，在胶料中加入软化剂，以及降低定向能力和滞后损失的其他因素，都可导致强度降低。通常扯断伸长率(ep)低的硫化胶，其拉伸强度也低。在许多情况下，拉伸强度和撕裂强度成正比。撕裂强度通常随扯断伸长率和滞后损失的降低，以及硫化胶因过硫或老化时硬度增大而降低。配方和工艺因素对撕裂强度的影响，要比对拉伸强度的影响大。在选择制造豫胶工业制品山的硫化胶时，刚性是其主要判断标准之一。例如，受力的减震像胶制品往负荷下，结构部件的变形取决于刚性。密封件的最适宜的刚性值，取决于必须的或允许的压缩应力、硫化胶挤撕于间隙的可能性和在高温及高压介质中机械损坏的可能性。刚性可理解为试样的抗变形性。因此，模量值是硫化胶的刚性表征之一，通常采项给定拉伸速度下的定伸长时的应里作为模量。常用硫化胶的硬度来评定硫化胶的刚性，硬度表示硫化胶变形极小时的弹性模量。根据应力应变曲线的形状，不同的硫化胶，300%定伸应力、拉伸强度和扯断伸长率可能相同，但这些硫化胶的定伸应力与负荷的依赖关系可能完全不同。因此，硫化胶刚性的评定，应当在变形值一定应力-应变依赖关系一定的条件下进行。甚至同一配方的硫化胶由于胶料制造工艺的差异，其应力应变曲线的形状也可能不同。定伸应力值完全取决于试样变形的程度。例如，变形由2%增加到20%时，定伸应力可能增大一倍。硫化胶的强度和硬度与胶料所用胶种、配方和硫化程度有关(表21)。从表中可以看出，每种