Page 103 - 《橡塑技术与装备》2022年3期
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测试与分析 陈云峰 等·不同门尼黏度 NBR 的制备及其对力学性能的影响
2.2 不同门尼黏度对 NBR 拉伸性能的影响 时候，只是填料之间或者分子键之间的相对位置变化
按照表 4 中的 T 90 时间再加 2 min 作为硫化时间， 对应力做出响应，由于填料的模量明显比 NBR 橡胶
硫化 温度 为 160 ℃，模 压压 力为 10 MPa 制得 试样， 的模量高，因此刚开始应变时的斜率很高，随着拉伸
并在拉力机上进行测试。拉伸曲线见图 2。 应变的进一步增加，NBR 大分子链开始发生位移，由
于橡胶的交联程度很低，高分子链段依旧具有活动性，
分子链之间产生部分的滑移，此时橡胶的模量开始下
降，而当橡胶进一步拉伸时，分子链段的伸长变化至
极限时，此时高分子整条链段开始承担大部分应力，
因此在应变 1 mm 之后橡胶的斜率又开始上升。应变
返回时原理相同。
根据 “ 大分子滑移理论 ”，橡胶在第一次拉伸结
束后，橡胶分子链中一部分还能够回复到之前的形状，
从而继续承担下一次应变所产生的应力，一部分已经
产生永久形变，从而不再能承担下一次应变所产生的
应力，从图中可以看出，第二次开始拉伸时，其拉伸
曲线与第一次拉伸曲线的返回曲线几乎重合，而第二
图 2 不同门尼黏度 NBR 的应力 - 应变曲线 次重复拉伸返回曲线又在第一次拉伸返回曲线下方，
第三次拉伸曲线又跟第二次拉伸返回 曲线重合，而
它们的扯断强度和断裂伸长率见表 5。
第四次重复拉伸的曲线与第三次重复拉伸曲线几乎重
表 5 不同门尼黏度 NBR 扯断强度和断裂伸长率
标号 扯断强度 /MPa 断裂伸长率 /% 合。也就是说，第三次拉伸结束后，橡胶中能发生永
1 # 25.4 675 久变形的部分已经很少了，因此在使用的过程中，我
2 # 23.6 602
3 # 24.1 561 们应该注意此种现象造成的初期性能变化现象。
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从表中可知，1 ~3 NBR 试样的扯断强度相差只
有 1 MPa 左右，说明门尼黏度对橡胶的扯断强度影响
不大，但随着门尼黏度的增加，NBR 胶料的断裂伸长
率逐渐降低，这是因为分子量越大，NBR 和填料之间
的结合也就越紧密，因此他们的强度上升。同时从图
2 可知，门尼黏度增加， NBR 胶料的模量有增加的趋势，
1# 和 2# 的拉伸曲线近乎重合，这是因为他们之间的
门尼黏度相差很小的原因。
2.2 不同门尼黏度对 NBR 重复拉伸性能的
影响
为了进一步研究不同门尼黏度对 NBR 性能的影
响，同时探索不同门尼黏度对 NBR 重复拉伸性能的影 #
响，设置拉力机的拉伸高度为 100%，拉伸速率为 100 图 3 1 NBR 重复拉伸应力 - 应变曲线
mm/min，第一次拉伸到位时立即返回，返回至 15% 为了进一步研究不同门尼黏度对 NBR 重复拉伸
位置时继续重复拉伸，重复次数为 4 次。 性能的影响，图 4 为 1 ~3 重复拉伸 1 次的曲线。
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图 3 为 1 橡胶的重复拉伸应力 - 应变曲线，从图 从图中可以看出，门尼黏度越大，NBR 胶料的
中可以看出，第一次拉伸时橡胶的拉伸曲线斜率为减 拉伸应力越高，同时恢复曲线的应力也越高，马林斯
小后增大，刚开始初始阶段，也即拉伸应变 1 mm 之前， 效应越明显。由于在拉伸的过程中产生了不可逆的永
橡胶的斜率逐渐减小，这是因为橡胶的拉伸在初始的 久形变，本次实验发现橡胶试样在返回应变为 0 mm
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2022 第 48 卷 ·45·
