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原材料与配方 王建功 等·共混比对 NR/NBR 阻尼材料性能的影响

下，NBR 用量 对 NR/NBR 共混 胶拉伸 / 压缩 - 恢复
过程中的滞后能量密度 HED 以及阻尼系数 tanδ 的影
响趋势图。可以看出，NBR 含量增加，共混胶在受到
外力作用及恢复过程中产生的 HED 以及 tanδ 逐渐增
大，且在最初加入 15 份 NBR 后便有较为明显的增大，
之后随 NBR 含量增加，HED 及 tanδ 增大趋势变缓。
分析原因，NBR 由于强极性氰基及侧乙烯基的位阻作
用，使其具有较强的阻尼性能，且二者共混时 NBR 作
为分散相分散在 NR 相中，虽在硫化体系作用下实现
一定程度的共硫化，但二者的不相容性增大了体系的
图 1 NBR 含量对 NR/NBR 共混胶温升和压缩永久变形的
影响 不均匀性，降低了 NR 相分子链的柔顺性，增大其分
子链运动的滞后性，二者相界面处分子链运动内摩擦
2.4 共混比对 NR/NBR 共混胶阻尼性能的影响
严重，在受到外力时产生的相对滑移会消耗大量能量，
橡胶材料作为代表性的黏弹性材料，分子链运动
加上 NBR 本身具有的较好的阻尼特性，最终使得共混
存在滞后性，外界做功使材料发生形变，去除外界作
胶 HED 和 tanδ 逐渐增大，材料阻尼性能提高。
用力时形变不能立刻恢复，有一部分功被以热能的形
式耗散掉，这便是橡胶产生阻尼的原因。图 2 表示橡
胶拉伸 / 压缩 - 恢复过程的滞后圈示意图，即应力 -
应变曲线图。图中拉伸 / 压缩曲线和恢复曲线所围成
的阴影部分便是一个周期内的滞后圈，阴影部分面积
即滞后能量密度（HED ： hysteresis energy density），
表征了橡胶在一个拉伸 / 压缩 - 恢复周期内耗散掉的
能量，而阻尼系数 tanδ 可以用图 2 中滞后圈面积与拉
伸 / 压缩曲线以下的积分面积比值来表示 ：即 tanδ=
滞后圈面积 / 拉伸（压缩）曲线下的面积，用以表征
材料受到外力作用时损耗的能量占外界作用总能量的
比例，二者都表征了材料的阻尼性能。需要注意的是， 图 3 NBR 含量对 NR/NBR 共混胶拉伸 - 恢复过程中 HED
此阻尼系数 tanδ 与 DMA 测试中得到的损耗因子 tanδ 和 tanδ 的影响
并不相同，这是由于前者是特定温度下的阻尼系数大
小，而后者反应一定温度范围内的阻尼特性变化，且
二者的测试方法也不同，因此二者没有可比性。

图 4 NBR 含量对 NR/NBR 共混胶压缩 - 恢复过程中 HED
和 tanδ 的影响
图 2 橡胶材料滞后圈示意图 表 3 为固定硫化体系、补强体系时，NR/NBR 共
混比对共混胶动态力学性能的影响数据表，图 5、图 6
图 3 和图 4 分别为固定硫化体系、补强体系情况
年
2018 第 44 卷 ·39·