Page 71 - 《橡塑技术与装备》2021年17期（8月上半月 橡胶版）

原材料与配方 尤黎明 等·不同硫化工艺对 CR/NBR 共混胶热油老化前后力学性能及胶管扣压性能的影响

NBR 两相模量更加匹配，使得应力集中点减少，改善 静刚度变化曲线可知 ：随着位移量（扣压量）的增大
了 CR/NBR 并用胶的物理机械性能。 静刚度逐渐增大，当位移量大于 1.3 mm 时，静刚度
表 3 CR/NBR 预硫化不同时间热油老化 3 天后物理机械 快速增大，主要是因为位移量大于 1.3 mm 时，胶管
性能数据
已充满扣头与扣芯间的空隙，位移继续增大，胶管在
0# 1# 2# 3# 4#
拉断强度 /MPa 14.6 16.3 16.6 16 16.1 巨大挤压力作用下发生横向变形 ；比较不同预硫化时
扯断伸长率 /% 217 283 274 268 252 间可知：在相同位移时，未经预硫化的 0# 静刚度最大，
100% 定伸应力 /MPa 5.3 4.6 4.8 4.8 4.8
硬度 / 邵 A 77 72 72 72 71 扣压紧密性相对更好 ；经过预硫化工艺处理的胶管扣
扯断永久变形 /% 4 6 6 6 6
压过程中静刚度相对较小，扣压紧密性相对较差。
2.3 预硫化不同时间对 CR/NBR 并用胶应
力 - 应变曲线影响
由图 3 不同硫化时间的 CR/NBR 热油老化 3 天后
的应力 - 应变曲线可知 ：不同预硫化处理后，在相同
应变下 1#、2#、3# 及 4# 定伸应力较低，这可能是因
为在预硫化过程中部分硫化剂参被 CR 利用，后期硫
化过程中被 NBR 利用的硫化剂减少，预硫化不同时间
的应力 - 应变曲线差别不大，最大应力及最大应变均
有所提高，表明预硫化手段对共混胶的性能有一定改
善作用。

图 4 预硫化不同时间对静刚度的影响
应变能密度是指物体受外力作用而产生弹性变形
时，在物体内部将积蓄有应变能，每单位体积物体内
所积蓄的应变能称为应变能密度，应变能密度的大小
可反映材料变形程度，应变能密度变化的快慢可反映
材料变形速度的剧烈程度。如图 5 所示 ：随着位移量
的增加，应力集中单元处的应变能密度逐渐增大，当
位移量为 0.9 mm 至 1.3 mm 时，应变能密度增大的速
度减慢，这是因为胶管受挤压力作用下向扣头与扣芯
间的凹槽中填充，释放应变，从而使得应变能密度增
图 3 预硫化不同时间的 CR/NBR 热油老化 3 天后应力 - 加速度减慢，当位移量大于 1.3 mm 时，胶管发生横
应变曲线
向变形，应变能密度急剧增大 ；比较不同预硫化时间
2.4 不同预硫化时间对丁腈胶管扣压性能的 对应变能密度的影响可以发现，相同位移量下，随着
影响 预硫化时间的延长，应变能密度呈现降低趋势。
以热油老化 3 天后的 CR/NBR 并用的胶应力 - 应 不同节点 Mises 应力的大小可表示该节点受力的
变曲线作为材料参数，赋予有限元软件模型中，仿真 大小，可反应胶管扣压后受力状态，预硫化不同时间
计算胶管扣压过程中静刚度、应力集中单元处应变能
后不同节点处 Mises 应力的大小如表 4 所示 ：由数据
密度及不同节点处的 Mises 应力，以研究预硫化对胶 可以得知，在相同节点处，未经预硫化的胶管 Mises
管扣压性能的影响。 应力最大，预硫化 9min（3#）时 Mises 应力最小 ；预
静刚度是结构在特定的静态激扰下抵抗变形的能
硫化时间不变时，节点 3 处 Mises 应力最大，因其处
力。静刚度的大小可表示扣压紧密性的好坏，由图 4 在扣芯凹槽处，是应力集中点。

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