Page 43 - 《橡塑智造与节能环保》2019年2期

技术与装备
T echnology & equipment

表2 研究胶料的机械性能
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100%定伸应力 1.91 2.12 2.01 2.77 2.21
拉伸强度/MPa 14.95 22.67 19.74 23.46 25.7
扯断伸长率/% 526 425 455 350 390
杨氏模量/MPa 1.78 1.84 1.59 2.11 1.89
邵尔A硬度/度 67 69.5 70 74 71
3
应变能/（MJ/m ） 1.072 2.28 0.659 2.016 2.232
表3 研究硫化胶的保持率
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老化前拉伸强度/MPa 54.95 22.67 19.74 23.46 25.7
7d后拉伸强度保持率/% 76.18 86.24 71.38 71.08 77.0
老化前扯断伸长率/% 526 425 455 350 390
7d后扯断伸长率保持率/% 91 82 82 86 79

共混物中加入了PVC。
2.4 应力-应变性能
测定了硫化胶共混物的应力-应变性能，见图1。
很明显，对于所有硫化胶，低应变时间杨氏模量几乎 图1 硫化胶的应力-应变曲线
一致，不会超过2MPa，其后是延伸区，此时应变增
表4 网络结构特性
加，而应力基本不增大。之后应力随应变突增，呈正 1 2 3 4 5
比关系，因为曲线类似直线。这些数据证实了PVC作为 甲苯中平衡溶胀/% 126 121 202 149 145
油中溶胀 0.3 0.2079 0.81 0.86 0.528
填料的性质，见表2。PVC加入橡胶后产生的另一种作 由溶胀所得交联密
4
用是引起填料橡胶相互作用，在共混物网络结构中形 度（V×10 ）/(mol/ 4.79 4.95 4.05 4.5 5.29
cc）
成额外的物理交联键。因此，预计在变形橡胶共混物 由应力-应变所得交
4
联密度（V×10 ）/ 8.46 9.18 72.9 14.92 18.67
中单位体积的吸收能量（W）有所增加。所以吸收能量
（mol/cc）
可表示为： 两个相邻交联键间 1044 1010 1235 1111 945
的分子量/(g/mol)
W=fρ(ε)de （5） 扩散系数 0.0194 0.0051 0.0215 -0.1537 -0.0546
式中，ρ是随应变ε而变化的应力。所以应力-
应变曲线下面积越大，吸收能量的能力就越强。NBR和
CR在应力-应变下的面积最小，他们吸收的能量最低。
另一方面，NBR/PVC，NBR/PVC/CR和CR/PVC吸收能量最
高。这些结果与表2中的数据有很好的一致性，表明
PVC加入NBR和CR橡胶后，应变能有所增加。
2.5 溶胀研究
橡胶共混物在甲苯和油中的溶胀特性见表4。PVC
加入橡胶后，油和甲苯吸收量明显降低，这可归结于
NBR/PVC或CR/PVC基体中PVC的存在抑制了溶胀率。此
图2 油在含多种形状PVC相的橡胶中的扩散路径示意图
外，还由于高分子聚合物的极性特性。
2.6 橡胶/PVC共混物的溶胀模型 产生弯曲的路径。该行为类似于两相体系的力学和运
从以前的研究发现，橡胶/PVC共混物侵入油中 输特性及复合材料的渗透模型。橡胶/PVC共混物油中
后，油分子必然渗入橡胶相，绕过PVC相，如图2所 浸泡后的质量增加（油吸入）可通过下式近似表示：
示。图2表示出PVC相的分散对橡胶/PVC共混物溶胀过 ∆W blend =(Φ rubber ∆W rubber )/(1+N/2(Φ PVC )) (6)
程的影响。分散的PVC相可使油分子经过共混物基体时 ΔW rubber =(W-W 0 )/W 0

China Rubber/Plastics Intelligent Manufacturing And Environmental Protection 2019.02 15