Page 72 - 《橡塑技术与装备》2021年6期（3月下半月 塑料）

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

表 3 使用不同增塑体系对丁腈橡胶老化前物理机械 丁腈橡胶热油老化 3 天后应力 - 应变曲线，如图 3 使
性能的影响 用不同增塑体系时丁腈橡胶热油老化 3 天后应力 - 应
1# 2# 3# 4#
拉断强度 /MPa 18.7 16.28 17.1 16.2 变曲线，由图可知 ：使用 1# 增塑体系时，丁腈橡胶
拉断伸长率 /% 337 321 381 449 最大应力大于 2#、3# 及 4#，最大应变小于 2#、3# 及
100% 定伸应力 /MPa 5.2 5.1 4.3 3.6
硬度 / 邵 A 79 79 77 78 4#，使用 4# 增塑体系时，丁腈橡胶最大应力小于 1#、
扯断永久变形 /% 8 8 10 14
2# 及 3#，最大应变大于 1#、2# 及 3#，在相同应变下，
定伸应力大小关系依次为 1# ＞ 2# ＞ 3# ＞ 4#。
天后，拉断强度变化不大（与老化前相比），扯断伸长
率均有所降低，但保持率还有一定差异，保持率分别
为 56%、69%、74% 及 82%，定伸应力均有所增大，
1# 及 2# 明显增大，3# 及 4# 略有增大，硬度增大，
扯断永久变形降低，从以上数据分析可知 ：使用 3# 及
4# 增塑体系时，丁腈橡胶耐热空气老化性能较好，表
现为性能保持率相对较好。
表 4 使用不同增塑体系对丁腈橡胶热空气老化后物理
机械性能的影响
1# 2# 3# 4#
拉断强度 /MPa 18.94 16.5 16.6 16.7
拉断伸长率 /% 190 222 281 366
100% 定伸应力 /MPa 9.4 6.7 5.8 4.5
硬度 / 邵 A 82 81 79 80
扯断永久变形 /% 4 4 8 10
图 3 使用不同增塑体系时丁腈橡胶应力 - 应变曲线
丁腈橡胶硫化胶常用于耐热油胶管中，其耐热油
2.3 丁腈胶管扣压性能的仿真计算
性能的优劣与增塑体系有较大的联系，不同的增塑体
以图 3 所示应力 - 应变曲线为材料参数，导入有
系对于热油的浸入与抽出有不同的影响，同时对丁腈
限元软件 Abaqus 已建好的模型中，进行仿真计算，
橡胶的性能有明显影响，如表 5 所示 : 使用不同增塑
提取相关性能数据，静刚度、应力集中单元处的应变
体系的丁腈橡胶硫化胶 100 ℃热油老化 3 天后，拉断
能密度及不同节点处的 Mises 应力。
强度均有所增大，扯断伸长率降低，定伸应力增大，
静刚度是结构在特定的动态激扰下抵抗变形的能
硬度增大，扯断永久变形降低，表明在热油老化过程
力，这里采用位移加载的方式，因此横坐标为位移（扣
中交联程度增大 ；质量变化率及体积变化率均为负值，
压量），仿真计算结果如图 4 ：随着位移量的增加静刚
表明在热油老化过程中小分子物质被抽出，不同增塑
度逐渐增大，当位移量大于 1.3 mm 时，静刚度急剧
体系质量体积变化率大小不同，表明在热油老化过程
增大，这是由于胶管部分扣头与扣芯之间的空隙充满，
中被抽出的小分子物质的量不同，由数据可以看出，
随着扣压量的继续增大，胶管发生横向变形所致 ；纵
使用 3# 及 4# 增塑体系时，被抽出的小分子物质相对
向来看，使用不同增塑体系时，胶管扣压过程中静刚
较少，可能是因为液体丁腈及聚硫橡胶分子量较 DOA
度大下不尽相同，其中使用 1# 及 2# 增塑体系时，位
及 DOP 分子量大。
移量较小时静刚度曲线基本重合，位移量最大时 1# 静
表 5 使用不同增塑体系对丁腈橡胶热油老化后物理
机械性能的影响 刚度略大于 2# ；使 用 3# 及 4# 增塑体系时，扣压后
1# 2# 3# 4# 胶管静刚度较 1# 及 2# 低，由此得知使用 1# 及 2# 增
拉断强度 /MPa 20.1 18.2 18.8 16.7
拉断伸长率 /% 220 294 338 414 塑体系时，胶管扣压后静刚度较大，紧密性较高，使
100% 定伸应力 /MPa 9.2 6.6 5.5 4 用 3# 及 4# 增塑体系时，胶管扣压后静刚度相对较小，
硬度 / 邵 A 83 82 82 80
扯断永久变形 /% 4 6 8 12 紧密性相对较低。
质量变化率 /% -2. -2. -0.2 -0.7 应变能密度是指 ：物体受外力作用而产生弹性变
体积变化率 /% -2.6 -3.1 -0.1 -0.5
形时，在物体内部将积蓄有应变能，每单位体积物体
为得到仿真计算过程中所需材料参数，需要测得 内所积蓄的应变能称为应变能密度，应变能密度的大

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·54· 第 47 卷 第 期