硫化膠在靜態(tài)負(fù)荷下的力學(xué)性能

硫化膠在靜態(tài)負(fù)荷下， 具有強(qiáng)度和彈性松弛兩種性能。強(qiáng)度性能指標(biāo)表示硫化膠在機(jī)械力的作用下，抵抗破壞的能力。
通常測定拉伸強(qiáng)度 (fg) 和撕裂強(qiáng)度(B) 。硬度、蠕變和應(yīng)力松弛指標(biāo)表示彈性松弛性能。

常常用拉伸強(qiáng)度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，比較鑒定不向的硫化膠和控制硫化膠的質(zhì)量。這種方法驟然看來似乎是錯謬的， 因?yàn)橄鹉z制品在使用條件下， 不會發(fā)生在做拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)時出現(xiàn)的那樣大的變形。
但是許多橡膠制品的實(shí)際使用壽命與拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度卻有比例關(guān)系。例如， 變形受骨架材料限制的通舊運(yùn)輸帶復(fù)蓋膠的耐磨性和硫化膠的拉伸強(qiáng)定戒正比。
大多數(shù)受力的和耐沖擊的橡膠制品、 橡膠支座、 管接頭和緩沖器， 共耐久性嶼隨硫化膠強(qiáng)度的提高而增加。對密封制品來說，硫化膠的撕裂強(qiáng)度低，會使橡膠在結(jié)合面間的縫隙處被擠撕而破壞密封。

看來， 拉伸強(qiáng)度指標(biāo)能反映硫化膠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定著使用條件下實(shí)際變形較小時硫化膠的行為。

最近有人提出了在有限變形條件下，測定硫化膠強(qiáng)度性能的新方法。據(jù)稱， 用切斷法測定的硫化膠強(qiáng)度性能和拉伸強(qiáng)度相比， 能更好地表征制品的硫化膠的性能。
但這并不總是能得到制品使用結(jié)果的證實(shí)， 例如， 當(dāng)運(yùn)輸帶復(fù)蓋膠使用結(jié)晶型橡膠和活性炭黑時， 其耐用性和耐磨性顯著提高， 雖然硫化膠的切斷強(qiáng)度與橡膠的結(jié)晶能力、 填充劑的類型和用量關(guān)系不大， 而且， 使用活性炭黑時切斷強(qiáng)度還可能降低。

以拉伸結(jié)晶橡膠為基礎(chǔ)的最高。隨著滯后損失的增大， 其小包括在非結(jié)晶型橡膠的膠料中加入填充劑， 拉伸強(qiáng)度均會增大。
所以， 提高溫度和降低拉伸速度，在膠料中加入軟化劑， 以及降低定向能力和滯后損失的其他因素， 都可導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

通常扯斷伸長率 (ep) 低的硫化膠， 其拉伸強(qiáng)度也低。在許多情況下， 拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度成正比。
撕裂強(qiáng)度通常隨扯斷伸長率和滯后損失的降低， 以及硫化膠因過硫或老化時硬度增大而降低。配方和工藝因素對撕裂強(qiáng)度的影響， 要比對拉伸強(qiáng)度的影響大。

在選擇制造豫膠工業(yè)制品山的硫化膠時， 剛性是其主要判斷標(biāo)準(zhǔn)之一。例如，受力的減震像膠制品往負(fù)荷下， 結(jié)構(gòu)部件的變形取決于剛性。
密封件的最適宜的剛性值， 取決于必須的或允許的壓縮應(yīng)力、 硫化膠擠撕于間隙的可能性和在高溫及高壓介質(zhì)中機(jī)械損壞的可能性。

剛性可理解為試樣的抗變形性。因此， 模量值是硫化膠的剛性表征之一， 通常采項給定拉伸速度下的定伸長時的應(yīng)里作為模量。
常用硫化膠的硬度來評定硫化膠的剛性，硬度表示硫化膠變形極小時的彈性模量。

根據(jù)應(yīng)力—應(yīng)變曲線的形狀， 不同的硫化膠， 300%定伸應(yīng)力、 拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長率可能相同，但這些硫化膠的定伸應(yīng)力與負(fù)荷的依賴關(guān)系可能完全不同。

因此，硫化膠剛性的評定，應(yīng)當(dāng)在變形值一定應(yīng)力 - 應(yīng)變依賴關(guān)系一定的條件下進(jìn)行。甚至同一配方的硫化膠由于膠料制造工藝的差異， 其應(yīng)力—應(yīng)變曲線的形狀也可能不同。
定伸應(yīng)力值完全取決于試樣變形的程度。
例如，變形由 2%增加到 20%時，定伸應(yīng)力可能增大一倍。

硫化膠的強(qiáng)度和硬度與膠料所用膠種、配方和硫化程度有關(guān)。每種橡膠均可制成強(qiáng)度和硬度各不相同的硫化膠。
這些性能與填充劑和軟化劑的類型和用量關(guān)系甚大， 而硫化體系的影響則較小。當(dāng)膠料的含膠率低時， 通常硫化膠的強(qiáng)度指標(biāo)也比較低，但膠科的成本也低。

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硫化膠的力學(xué)性能和金屬的性能截然不同，金屬在其變形不大于 1%的情況下，才能保持彈性和具有高的抗變形性。塑料和化學(xué)纖維與硫化膠的區(qū)別在于： 它們除去機(jī)械力后，不能迅速恢復(fù)原來的形狀。
硫化膠的力學(xué)性能決定于它的高彈性和松弛性質(zhì)， 即決定于應(yīng)力與負(fù)荷作用的時間和變形速度的依賴關(guān)系。在靜態(tài)和動態(tài)負(fù)荷下， 硫化膠均呈現(xiàn)出這些性質(zhì)。
硫化膠力學(xué)性能的研究， 是以研究其物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)、 高彈變形和松弛過程的性質(zhì)為基礎(chǔ)的。雖然有許多著作研究了分子水平或超分子水平的橡膠結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系， 但所得結(jié)果尚不能具體地預(yù)告成分復(fù)雜的復(fù)合材料——硫化膠的力學(xué)性能。
因此， 雖然在大多數(shù)情況下， 在理論上可以解釋具體硫化膠力學(xué)行為的特點(diǎn)，但卻不能作為制備具有指定力學(xué)性能的硫化膠的充分根據(jù)。

下面闡述硫化膠的力學(xué)性能與橡膠品種、 膠料配方以及制品所用膠料的工藝特點(diǎn)的關(guān)系。這里所介紹的在靜態(tài)和動態(tài)負(fù)荷下， 硫化膠行為的主要規(guī)律性， 僅只是對于制造具有指定力學(xué)性能的硫化膠時，為解決工藝方面問題所必需的。