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硫化胶动态疲劳性能的影响因素

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硫化胶动态疲劳性能的影响因素


1.1

胶种的影响

橡胶的种类是决定或影响硫化胶疲劳寿命的主要因素。在此我们仅讨论天然橡胶、丁苯橡胶及顺丁橡胶。NR为结晶性橡胶,因而其结晶性会影响其疲劳寿命。天然橡胶在应变经过0%的条件下,外力消除以后会发生结晶消除过程,阻碍裂纹的产生和扩展能力下降,因此疲劳寿命较短;在应变不经过0%的条件下,一直存在应变诱导结晶,疲劳寿命较长。在0~250%和50~240%两种动态拉伸应变条件下,天然橡胶疲劳寿命分别为1.3万次和1300万次。

大多数橡胶制品是由天然橡胶或天然橡胶与丁苯橡胶及顺丁橡胶并用来制作。通过对NR/SBR共混硫化胶的动态疲劳与断裂特性的研究发现:在低应变区域(上限120%),胶料的疲劳寿命随着SBR含量的增加而延长;在高应变区域,胶料的疲劳寿命反而随着NR含量的增加而延长。其原因在于天然橡胶的拉伸结晶性阻碍微破坏的扩展。天然橡胶疲劳破坏主要取决于裂纹形成速度的快慢,而裂纹的增长或扩展的影响则相对较小。相反,丁苯硫化胶的疲劳破坏主要取决于裂纹的增长或扩展速度,而裂纹生成速度则较慢。

1.2

硫化体系的影响

硫化体系对硫化胶疲劳寿命的影响比较复杂,因为疲劳破坏不仅与交联密度和交联类型有关,而且受加荷条件、环境温度和老化作用诸因素所制约。综合考虑各方面的因素,才能确定硫化体系的影响。一般随着胶料交联密度的增加,胶料的定伸应力都增加。在恒定形变条件下,硫化胶的疲劳寿命随定伸应力值的降低而增长,因为定伸应力低的胶料在恒定形变条件下需要外界施加的能量少,因而胶料受到的破坏能就小。在恒定应力条件下,硫化胶的疲劳寿命随定伸应力增加而增长,因为变形与定伸应力成反比,在给定应力下,高定伸应力的橡胶变形较小,有利于胶料疲劳寿命的提高。

在恒定变形功条件下,硫化胶的疲劳寿命与定伸应力之间的关系介于上述两种情况之间,即定伸应力值过高或过低都会降低疲劳寿命,以适当高的定伸应力时疲劳寿命最长。在此条件下,硫化胶所受应力和变形都不是恒定值,而会发生变化,但是它们的乘积(变形功或变形能)不变。

在屈挠疲劳中,天然橡胶用传统硫化体系,有效硫化体系和过氧化物硫化时,其硫化胶的相对疲劳强度分别为100%、32%~40%和70%。由此可知,传统....


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