Page 54 - 《橡塑技术与装备》2024年2期
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橡塑技术与装备                                          CHINA RUBBER/PLASTICS  TECHNOLOGY  AND EQUIPMENT




                    橡胶热拉伸应力测量与影响因素研究



                                        王桂林，郭菲，王君，周磊，薛霖，黄权泽
                                    ( 青岛双星轮胎工业有限公司，山东  青岛  266400)

                     摘要 ： 拉伸状态橡胶材料受热产生“收缩”现象，对应样品尺寸与热拉伸应力同步变化，影响橡胶制品的使用性能。文章通
                  过硫化橡胶热拉伸应力测试，研究了硫化橡胶热拉伸应力与样品尺寸变化联系，并探讨了热拉伸应力随测试温度、升温速率、拉
                  伸应变等条件的变化规律。
                     关键词 ： 热拉伸应力 ；熵弹性 ；应力松弛 ； Gough-Joule 效应
                     中图分类号 ： TQ330.7                                文章编号 ： 1009-797X(2024)02-0008-04
                     文献标识码 ： B                                      DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2024.02.003





                 橡胶材料优异的粘弹性和密封性能使其广泛应用                         行设置测试，对硫化橡胶在不同温度、应变、升温速
             于汽车领域      [1~2] ，如轮胎、密封圈、胶管、雨刷胶条                 率下的热拉伸应力行为进行测试分析，为后续橡胶热
             等。独特的大分子结构使橡胶部件可以在 -30  ℃度                        拉伸应力国标研究测试人员提数据参考。
             至 150  ℃一个相当大的温度范围正常使用。然而，橡
             胶材料在不同温度下使用，性能差异明显。尤其是高                           1 实验
             温、变温条件下，处于应变下的橡胶材料受到熵弹性                           1.1 原材料
             与应力松弛共同影响，热拉伸应力急剧变化，随之发                               SMR20，马来西亚产品 ； ZnO，扬州云发锌业有
             生的尺寸变化易导致材料失效             [3] 。跟大家熟知的固体           限公司 ；硬脂酸  杭州油脂化工有限公司，促进剂 M，
             物质热胀冷缩的性质不同，温度对拉伸状态橡胶其尺                           科迈化工股份有限公司 ；普通硫磺  青岛城阳双埠硫磺
             寸的影响比较复杂。拉伸状态下橡胶制品在受热后出                           加工厂。
             现 Gough-Joule 效应   [4] ，应力增加、尺寸收缩，持续              1.2 试验配方
             受热下，收缩后橡胶热再次经历应力降低，尺寸膨胀                               基本配方（质量份）： NR 100， ZnO 6，硬脂酸 0.5，
             过程。这些复杂的热拉伸应力行为对橡胶制品在高温                           促进剂 M 0.5, 硫磺 S 3.5。
             下使用提出了更高的要求。                                      1.3 试验设备
                 热应力是指当温度改变时，材料在受外界应变以                             开炼机  BL-6175-AL，宝轮精密检测仪器有限
             及内部分子之间相互约束下，不能完全自由胀缩而产                           公司 ；平板硫化机    XLB-D500×500×2，湖州东方机
             生的应力，又称变温应力。近年来，一系列的学者对                           械有限公司 ； Instron-5966 型高低温视频引伸计 - 电
             硫化橡胶的热拉伸应力进行了研究，Hong  C.K                 [5]  发  子万能材料试验机 美国 Instron 公司产品，符合 GB/T
             现了一种新型测定热拉伸应力的方法，用于测量橡胶                           17200 中 1 级力值精度，升温速率 0~40 ℃ /min 可调，
             弹性材料尺寸稳定性，证明了橡胶的尺寸变化随热拉                           视频引伸计分辨率≤ 3 um。
             伸应力变化。Vennemann  N       [6]  完善了 TSSR 温度扫        1.4 试样制备
             描应力松弛方法，进一步通过非等温测试表明了材料                               按照 GB/T6038 基本配方开炼制样，起始辊温 70
             的热拉伸应力与松弛行为影响关系。国际标准化组织                           ℃，依次加入 NR，硬脂酸，氧化锌，促进剂 M、硫
            （ISO）于 2017 年将上述两位研究者实验方法标准化                       磺，制样下片。试片在平板硫化机上硫化，硫化条件
             为 ISO12493。国标委在 2020 年第四批推荐性国家标                   为 143 ℃ /5MPa×30 min，测试样品为哑铃型试样（图
             准计划中将橡胶热拉伸应力测定纳入制定工作，由双
                                                                  作者简介 ：王桂林（1990-），男，工程师，硕士研究生，
             星集团、北京橡胶工业研究设计院等单位负责起草验
                                                               测试评价经理，主要从事轮胎、橡胶材料测试评价工作。
             证工作。本研究按 ISO12493 ： 2017 等温测试方法进                     收稿日期 ：2022-12-26

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