Page 56 - 《橡塑技术与装备》2024年2期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

始热拉伸应力数值随时间增加而增加，达到峰值后， 验证上述现象，我们对升温速率进行了测试研究，设
热拉伸应力数值逐渐下降并趋向于平衡，平衡至 25 min 计了 40% 预应变，不同升温速率（2 K/min，5 K/min，
时的热拉伸应力大于零值，表明在橡胶此温度下，25 min 10 K/min，20 K/min，40 K/min）从 23 ℃升至 140 ℃
内熵弹性带来的应力增加强于应力松弛带来的应力衰 的热拉伸应力试验。
减，橡胶呈收缩态。当测试温度在 100~160 ℃区间时， 图 6 为试样在不同升温速率下，从室温升至 140
热拉伸应力上升阶段与峰值后衰减阶段变化更加明显。 ℃的热拉伸应力 σ/T 曲线。在室温至 120 ℃阶段，热
尤其是衰减阶段，测试温度升高，热拉伸应力值衰减速 拉伸应力随温度的增加而增加，在 130~140 ℃段随
度增加，当测试温度在 160 ℃时，热拉伸应力在 5 min 温度的增加而缓慢降低，并在 140 ℃突降到低值。热
内衰减至负值。引起此变化的原因是橡胶分子链滑动 拉伸应力曲线的突降是由于最高测试温度为 140 ℃，
和解缠绕引起的松弛行为随温度更加显著 [3] ，抵偿了 达到此温度后，长时间的应力松弛导致热拉伸应力下
熵弹性带来的收缩应力，使橡胶材料呈现快速的应力 降。总体来看，不同升温速率对应的 σ/T 曲线在室温
衰减变化。 至 140 ℃温度范围内变化趋势基本一致。曲线的高度
重合表明样品的 σ/T 热拉伸应力曲线受升温速率因素
影响较小，温度是影响热拉伸应力的重要因素。

图 5 天然胶在不同温度下的热拉伸应力

结合表 1 进一步分析发现，在 60~140 ℃升温过
程中，硫化橡胶 σ Tmax 随着温度的增加呈线性增加， 图 6 不同升温速率下的热拉伸应力（σ/T）
σ Tmax 样品温度随测试温度升高而升高，并在 124 ℃附 图 7 为不同升温速率下，从室温升至 140 ℃的热
近出现最大值。样品升温导致应力松弛逐渐增强且超
拉伸应力 σ/t 曲线，我们发现随着升温速率的提高，
过熵弹性收缩力是产生 σ Tmax 温度最大值直接原因。不 热拉伸应力曲线峰型由宽峰型向窄峰型变化，峰值向
同温度下的热拉伸应力变化反映了橡胶制品尺寸在测 左移动，达到峰值时间降低，但峰值强度变化较小。
试中变化，通过不同温度热拉伸应力测试可判断配方
升温速率带来变化提示我们在使用 ISO12493 标准方
所使用的适宜温度。
法测试热拉伸应力中，应进一步明确测试升温速率，
表 1 不同测试温度下的最大热拉伸应力 不同升温速率会对 σ Tmax 时间及 σ/t 曲线峰型影响较大。
测试温度 /℃ σ Tmax 时间 /min σ Tmax /MPa σ Tmax 样品温度 /℃
60 1.00 2.23×10 -2 60 结合图 8 发现 ：不同升温速率下热拉伸应力峰值曲线
80 1.33 3.27×10 -2 79 与图 8 升温曲线中温度相对应，解释了最大热拉伸应
100 2.00 3.84×10 -2 100
120 2.33 4.07×10 -2 116 力（σ Tmax ）发生时间随测试温度升高而变长的现象，
140 2.66 4.46×10 -2 124 本质上是升温速率影响试样温度，进而通过温度影响
160 2.66 4.59×10 -2 123
热拉伸应力。
2.3 不同升温速率下的热拉伸应力 表 2 为不同升温速率下最大热拉伸应力与 σ Tmax 时
我们在表 1 中发现一个有趣的现象 ：最大热拉伸
间与样品温度变化情况。随升温速率增加，试样 σ Tmax
应力（σ Tmax ）发生时间随测试温度升高而变长。为了
时间逐渐缩短，σ Tmax 样品温度落呈现先升高后降低趋

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