橡胶的疲劳老化概要
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影响橡胶疲劳寿命的因素一、环境条件环境影响在疲劳过程中特别是在长寿命的橡胶材料中起着关键作用。
橡胶应力-应变关系和疲劳老化性能发展的方式在很大程度上依赖于材料的温度以及橡胶成分周围化学反应物的存在和浓度A温度升高的温度对橡胶形核寿命和疲劳裂纹增长速率产生有害的影响,这种有害影响在无定形橡胶中表现的最为明显,对于纯的丁苯橡胶处于可控测试中,随着温度从0°到100°,疲劳寿命化降低10000倍,而对于纯的天然胶而言,在相同条件下,疲劳寿命降低4倍。
填料的加入可能降低对温度的依赖性。
在疲劳裂纹增长测试中类似的影响可能被观察到。
上述温度的影响与由于老化或进一步教交联所发生的化学变化无关。
温度对这些化学过程的速率产生很大的影响这种影响能够在升温或长时间内导致附加分解。
温度实际对长期行为地影响程度取决于配方设计;固化剂,抗氧化剂等这些因素以后讨论。
B臭氧在一个长期的疲劳测试中,有臭氧存在很大程度上会增大裂纹的增长速率和缩短寿命。
由于应力集中,弹性体网链在裂纹尖端很容易与臭氧反应,臭氧与主要聚合物分子链的碳-碳双键发生反应引起断链。
当瞬间的能量释放速率超过一个小的起点,就会发生由于臭氧袭击而引起的裂纹增长,这个起点由Gz表示,Gz通常比机械疲劳起点T更小,Gz的值恨得程度上取决于配方设计,特别是抗氧化剂和抗臭氧剂存在。
对于没有加入任何这些物质的橡胶来说, Gz = 0.1J/m2,当有抗臭氧剂存在时,Gz会增大10倍或更多,相比较而言,机械疲劳起点大约为T = 50 J/m2,臭氧看起来不影响机械疲劳起点的值,其他化学物质能够以一种类似臭氧的方式侵袭橡胶。
Gent和Mrath研究了在一个很大的范围内温度对臭氧增长速的影响。
两个物理量被发现可以控制列为裂纹增长率da/dt,在玻璃化转变温度附近裂纹增长速率是与v温度成比例的,而与臭氧无关。
在足够高的温度下(Q-Tg >100°),裂纹增长速率完全依赖于臭氧浓度而与温度无关。
橡胶弹性元件的性能指标及损坏形式1.橡胶的主要性能指标(1)硬度表示橡胶抵抗外力压入的能力,也是所有胶料的基本性能。
橡胶的硬度在一定程度上与其他一些性能相关。
例如,胶料的硬度愈高,相对地说,强度就较大,伸长率较小,耐磨性较好,而耐低温性能就较差。
高硬度橡胶能抗高压下挤压破坏。
因此应根据零件工作特性选用合适的硬度。
橡胶硬度低则承载能力不高,易产生过大的变形;硬度过高则橡胶缺乏弹性,容易产生塑性变形,寿命短。
一般用作弹性元件的橡胶硬度为邵氏30~90。
(2)拉伸性能拉伸性能是所有胶料应首先考虑的性能,包括拉伸强度、定伸应力、伸长率、扯断伸长率和扯断永久变形,以及应力—应变曲线。
拉伸强度是试样拉伸至断裂的最大拉伸应力。
定伸应力(定伸模量)是在规定伸长时达到的应力(模量)。
伸长率是试样受拉伸应力而引起的变形,用伸长增量与原长之比的百分数表示。
扯断伸长率则是试样拉断时的伸长率。
扯断永久变形是拉伸断裂后标距部分的残余变形。
(3)压缩性能橡胶密封件通常处于受压缩状态。
由于橡胶的粘弹性,橡胶受压缩后,压缩应力会随时间而减小,表现为压缩应力松弛;除去压力后,不能恢复原来的外形,表现为压缩永久变形。
在高温油介质中,这些现象更为显著。
它们会影响密封件的密封性能,是密封件用胶料的重要性能之一。
(4)耐油性能橡胶在油介质中(燃油、润滑油、液压油等),特别在较高温度下,会导致膨胀、软化和降低强度、硬度,同时橡胶中的增塑剂或可溶性物质可能被油浸出,导致重量减轻,体积减小,引起泄漏。
因此橡胶的耐油性是在油介质中工作胶料的重要性能。
一般是在一定温度下在油中浸泡若干时间后测定其重量变化、体积变化以及强度、伸长率和硬度的变化。
有时也可用耐油系数表示,即在介质中浸泡后的强度或伸长率与原始强度或伸长率之比。
(5)耐老化性能橡胶受氧(空气)、臭氧、热、光、水分和机械应力等因素的作用后会引起性能变坏,称为橡胶的老化。
橡胶的耐老化性能可通过自然老化和人工加速老化试验(热老化、湿热老化、臭氧老化等)测定。
橡胶老化系数1.介绍橡胶是一种广泛应用于工业和日常生活中的弹性材料。
然而,随着时间的推移,橡胶材料会逐渐老化并失去其原有的性能。
橡胶老化系数是评估橡胶老化程度的一个重要指标,它可以帮助我们了解橡胶材料的使用寿命和性能变化。
本文将对橡胶老化系数进行全面、详细、完整地探讨。
2.橡胶老化的原因橡胶老化是由多种因素引起的,主要包括以下几个方面: - 热氧老化:橡胶材料在高温和氧气的作用下会发生氧化反应,导致材料性能下降。
- 光照老化:阳光中的紫外线会使橡胶材料分子链断裂,使其弹性和韧性降低。
- 臭氧老化:臭氧会与橡胶材料发生反应,导致其内部分子链的断裂和表面开裂。
- 化学老化:橡胶材料在与化学物质接触时,可能发生化学反应而老化。
3.橡胶老化系数的定义与计算方法橡胶老化系数是用来表示橡胶老化程度的一个数值。
它的计算方法根据橡胶材料的性能参数和老化前后的差异来确定。
橡胶老化系数的计算公式如下:老化系数 = (老化后性能参数 - 老化前性能参数) / 老化前性能参数其中,性能参数可以是橡胶的强度、伸长率、硬度等指标。
4.橡胶老化系数的意义与应用橡胶老化系数在工程和科学研究中具有重要的意义和应用价值。
它可以帮助我们评估橡胶材料的使用寿命,选择合适的材料和设计更可靠的橡胶制品。
橡胶老化系数的应用包括以下几个方面: - 材料选择:通过比较不同橡胶材料的老化系数,可以选择更耐老化的材料。
- 使用寿命评估:通过监测橡胶材料的老化系数变化,可以评估其使用寿命和剩余寿命。
- 设计优化:根据橡胶材料的老化系数,可以优化设计,延长材料的使用寿命。
- 质量控制:通过控制橡胶材料的老化系数,可以提高产品的稳定性和质量。
5.橡胶老化系数的测试方法测试橡胶老化系数常用的方法有以下几种: 1. 实验室老化试验:将橡胶样品暴露在一定的老化条件下,如高温、湿热、紫外线等,然后测试其性能参数的变化。
2. 加速老化试验:通过提高温度、湿度和氧气浓度等参数,加速橡胶老化过程,以便更快地获得老化系数数据。