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[!--downpath--]橡膠在加工過程中一般會由固態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài),再由半固態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)(硫化),因此橡膠在加工過程中會在不同條件下表現(xiàn)出固態(tài)和半固態(tài)的性質(zhì),即彈性和粘性。 性別。 并且由于橡膠大分子的長鏈結(jié)構(gòu)和大分子運動的漸進性,橡膠的變形不可能是純彈性和純粘性的。 橡膠對撓曲的響應(yīng)具有彈性固體和粘性流體的雙重特性,稱為粘彈性。 。 粘彈性定義了材料中粘度和彈性的組合,該材料除了具有彈性外,還具有摩擦力。 當(dāng)撓度消除后,由于摩擦作用,一部分功轉(zhuǎn)化為熱能,這個過程可以用撓度-應(yīng)變曲線來表示。 粘性和彈性貢獻取決于時間、溫度、應(yīng)力和應(yīng)變率。 點蝕、應(yīng)力松弛和永久變形是橡膠粘彈性行為的重要表現(xiàn)。
腫脹
在一定的濕度和外力(拉力、壓力或扭矩)下,橡膠會形成隨時間減小的變形。 這些現(xiàn)象稱為腫脹。 膨脹是橡膠在恒定外力作用下變形的減少量; 它可以通過拉伸、壓縮或剪切來測量。 由于橡膠的粘彈性而產(chǎn)生的撓度與時間的對數(shù)成反比,稱為一階溶脹,在短時間內(nèi)起主要作用。 最初,二次膨脹可能是化學(xué)的或物理的。
撓度松弛
撓曲松弛是指在變形恒定的情況下,橡膠的撓曲隨著時間的推移而減少。 ASTM-D1390通常測量樣品壓縮25%時的撓曲松弛。 撓曲松弛的測定有助于了解螺母等密封件中使用的橡膠的特性。 在低溫和長時間下,身體放松占主導(dǎo)地位,并且通常與時間呈線性關(guān)系。 不太重要的化學(xué)弛豫在對數(shù)時間上大致呈線性。
影響橡膠溶脹和撓曲松弛的誘因:由于分子鏈之間存在物理鍵,形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),因此撓曲松弛只能松弛到與網(wǎng)絡(luò)變形相對應(yīng)的平衡撓曲值; 溶脹時沒有相對的分子鏈。 聯(lián)通,即無粘性流; 變形恢復(fù)后不產(chǎn)生永久變形。 例如,與未交聯(lián)橡膠相比,交聯(lián)(硫化)橡膠受力變形程度較小,變形速度較慢,無塑性變形和流動。
撓曲松弛的測定可以促進產(chǎn)品新材料或改性材料的開發(fā)。 橡膠同步帶、橡皮筋、橡膠減震器、發(fā)動機懸置、橋梁及建筑減振支架和密封圈等均屬此類產(chǎn)品。 代表。
例如:NR不同硫化體系的撓曲松弛曲線
壓縮形變
硫化橡膠永久變形的大小與硫化橡膠的彈性和恢復(fù)性有關(guān)。 有時人們常認為橡膠的彈性好、恢復(fù)快、永久變形小。 這些認識還不夠。 永久變形的大小主要受橡膠回復(fù)的影響。 影響恢復(fù)能力的因素有分子間的斥力(粘度)、網(wǎng)絡(luò)??結(jié)構(gòu)的改變或破壞以及分子間的位移。 當(dāng)橡膠的變形是由于分子鏈的拉伸而引起時,其恢復(fù)性(或永久變形的大小)主要由橡膠的彈性決定。 如果橡膠的變形伴隨著網(wǎng)絡(luò)的破壞和分子鏈的相對流動,這部分可以說是不可恢復(fù)的,與彈性無關(guān)。 因此,凡是影響橡膠彈性和恢復(fù)性的原因,就是影響硫化橡膠壓縮永久變形的原因。
橡膠在長時間壓縮下會發(fā)生壓縮形變。 永久變形的程度取決于許多變量。 -98描述了在特定溫度和時間下恒定外力(方法A)或恒定屈曲(方法B)的測試方法。 樣品離開試驗機30分鐘后測量樣品的殘余變形。 方法 B 測量恒定彎曲下的壓縮形變,更為常見,部分原因是它比方法 A 需要更少的設(shè)備。
一個常見的誤解是壓縮形變越低,橡膠就越好。 在制定規(guī)范時,傾向于只允許非常小的永久性變化。 通過橡膠的過度硫化可以獲得非常低的壓縮永久變形值。 而且,橡膠的過度硫化反過來又影響其他化學(xué)性能,如硬度、柔韌性和耐老化性能。 因此,好的橡膠材料不需要低壓縮永久變形。 橡膠技術(shù)人員面臨的艱巨任務(wù)是平衡這些不同的性能以獲得更好的性能組合。
雖然壓縮永久變形試驗一般在低溫下進行,以縮短試驗時間,但有時也會在特別低的溫度下進行彈簧彈力檢測設(shè)備,以研究NR等結(jié)晶橡膠的結(jié)晶行為。 提高的實驗溫度也用于研究橡膠的老化行為。
摘自并參考尤黃河先生譯的《工程橡膠制品-設(shè)計、制造、性能檢測》
當(dāng)橡膠制品受到應(yīng)力時,橡膠大分子聚集體離開低勢能或高熵值的平衡,從而轉(zhuǎn)變?yōu)楦邉菽芑虻挽刂档姆瞧胶鉅顟B(tài),從而產(chǎn)生變形。 由于橡膠是粘性和彈性的結(jié)合體(固相-固體),形成變形需要時間,導(dǎo)致橡膠的撓曲-應(yīng)變受到變形率、濕度等條件的影響。
首先提出三個概念:
撓曲松弛:在一定的環(huán)境條件下,將橡膠制品拉伸到一定的厚度(100%或200%),在固定拉伸時觀察到撓曲隨時間逐漸減小的現(xiàn)象,稱為撓曲松弛。
撓度衰減的主要原因是當(dāng)撓度逐漸消耗、分子鏈發(fā)生移動時,膠條必須克服粘性阻力。 其特點是開始快,然后慢。 這就是為什么我們經(jīng)常看到橡皮筋一開始很緊,但三天后就不緊了。
壓縮永久變形:主要由橡膠的恢復(fù)能力決定。 影響恢復(fù)能力的因素包括分子間的斥力(粘度)、網(wǎng)絡(luò)??結(jié)構(gòu)的改變或破壞以及分子間的位移。 當(dāng)橡膠的變形是由于分子鏈的拉伸而引起時,其恢復(fù)性(或永久變形的大小)主要由橡膠的彈性決定。 如果橡膠的變形伴隨著網(wǎng)絡(luò)的破壞和分子鏈的相對流動,這部分可以說是無法恢復(fù)的。
橡膠壓縮永久變形的大小不僅與橡膠的種類有關(guān),其他因素如填料結(jié)構(gòu)和粒徑、硫化體系、增塑劑、硫化時間、試驗樣品的形狀等都會影響最終的尺寸。結(jié)果。 作為密封橡膠制品最重要的指標(biāo),對各種激勵單獨或組合條件下的壓縮永久變形進行系統(tǒng)研究顯得尤為重要。
溶脹:橡膠制品在一定濕度環(huán)境下,在拉伸、剪切或壓縮力的作用下,隨著時間的推移,變形會逐漸增大,稱為溶脹(壓縮永久變形、撓曲松弛從一定程度起可歸因于溶脹) ,個人意見僅供參考)。
溶脹變形恢復(fù)率:立即變形可逆; 延遲變形逐漸恢復(fù),粘流體變形無法恢復(fù)。 分子鏈運動會使制品內(nèi)部升溫,隨著溫度下降會促進延遲變形。
因此彈簧彈力檢測設(shè)備,設(shè)計公式需要注意:
1、生膠的可塑性選擇應(yīng)考慮制品的彈性撓度,分子鏈斷裂程度應(yīng)相等;
2、生膠不易同時使用過多,但生膠有兩種;
3、硫化系統(tǒng)最好選擇平衡硫化系統(tǒng);
4.使用少量的油和樹脂,以防止應(yīng)變不可逆;
5、填料精選,易分散,不會結(jié)塊。
6、還需注意混煉工藝及硫化條件,三部分配方、七部分工藝。