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

且 OMMT 与橡胶基体之间的相界面愈发明显，减弱
了 OMMT 与橡胶基体之间的插层结构效果，这些
OMMT 团聚体也会成为应力集中点，对橡胶力学性能
产生不良影响。

（a）OMMT=1 份，×7 500 （b）OMMT=1 份，×20 000 图 2 橡胶材料滞后圈示意图
拉伸 / 压缩 - 恢复过程中的 HED 和 tanδ 逐渐增大，
OMMT 用量超过 4 份时，增大趋势变缓甚至 HED 有
所下降。说明共混胶在添加了 OMMT 之后，能量消
耗增大，阻尼性能提高。分析原因，OMMT 加入到橡
胶基体中，除了引入了填料粒子之间的内摩擦作用力
（c）OMMT=5 份，×3 000 （d）OMMT=5 份，×5 000 之外，其与橡胶基体还产生一定的物理交联作用，这
图 1 不同 OMMT 含量下，NR/NBR 共混胶扫描电镜照片 些物理交联点在基体受到外力往复运动过程中的断裂
和再产生，会消耗许多能量，增大了分子链运动过程
2.3 OMMT 对 NR/NBR 共混胶阻尼性能的
的能耗，表现为 HED 和 tanδ 的增大，但 OMMT 用量
影响
过多时，在橡胶基体中产生的团聚体会成为应力集中
橡胶材料作为代表性的黏弹性材料，分子链运动
点乃至应力缺陷，能量损耗增幅减缓甚至有所减小。
存在滞后性，外界做功使材料发生形变，去除外界作
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 OMMT 用量对 NR/NBR 共混胶拉伸 - 恢复过程中
HED 和 tanδ 的影响
此阻尼系数 tanδ 与 DMA 测试中得到的损耗因子 tanδ
并不相同，这是由于前者是特定温度下的阻尼系数大 表 3 为固定橡胶共混比、硫化体系时，OMMT 用
小，而后者反应一定温度范围内的阻尼特性变化，且 量对 NR/NBR 共混胶动态力学性能的影响，图 5、图
二者的测试方法也不同，因此二者没有可比性。 6 为不同共混比下体系 DMA 测试结果图。可以看出 ：
图 3 和图 4 分别为固定橡胶共混比、硫化体系 随着 OMMT 添加量增大，NR 相对应的 T g1 和 NBR
时，OMMT 用量对 NR/NBR 共混胶拉伸 / 压 缩-恢 相对应的 T g2 均略有向低温移动的趋势，趋势不明显。
复过程中的滞后能量密度 HED 以及阻尼系数 tanδ 的 而 OMMT 的加入对两相产生了不同的影响效果，其
影响趋势图。可以看出，OMMT 用量增加，共混胶在 中 NR 相对应的 tanδ max1 逐渐减小，由 0.814 减小至

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·8· 第 44 卷 第 期