橡胶高低温综合分析技术

综合研究不同温度环境下橡胶材料的性能变化已成为现在橡胶科研领域的主流趋势。因为橡胶的性能与温度密不可分，在高于室温条件下，橡胶分子链柔顺性变好，硬度降低，弹性变好；但当温度升高到100℃以上后，橡胶强度下降明显，因分子链内部发生老化断裂；当温度降低时，橡胶变硬、变脆，弹性降低。现实生活中的橡胶制品往往并不都是在常温下使用的，会面临高温或低温考验，通过高低温综合分析技术，可以有效仿真制品在实际使用环境下的品质及性能。

1、高低温循环测试（有效弹性/滞后损失）

考察橡胶在高温、常温和低温下的拉伸强度、有效弹性及滞后损失，可以综合评估制品的粘弹性和阻尼效果。通过高低温材料试验机就可以研究橡胶这种性能，以下为用高低温材料试验机测试的橡胶在0℃、常温和100℃测试的有效弹性和滞后损失。滞后损失为橡胶变形和恢复的周期内所吸收的能量与恢复过程中所放出的能量之差就是滞后损失，通过考察橡胶多次有效弹性和滞后损失，可以评估动态橡胶密封制品的阻尼特性或减震效果。从图1中可以看出，不同温度下的橡胶的粘弹性滞后情况不同。温度越低，阻尼越大。

         

             AI-7000MGD/SGD高低温拉力机                 图1 橡胶有效弹性-滞后损失曲线

                                                1#为0℃，2#为常温，3#为-60℃

  2、高低温疲劳测试

动态橡胶制品，如：轮胎，在运转过程中，轮胎各部分所受动态力是不同的，胎面被反复压缩，胎侧、胎肩被反复拉伸挠曲。针对不同类型疲劳，高铁公司有效的将橡胶动态疲劳性能与温度环境结合，推出多款高低温的疲劳试验机，如：高低温德莫西亚屈挠疲劳试验机、高低温拉伸疲劳试验机等，温度可调范围达-50~150℃，可满足不同环境下的测试。图2展示的就是同一配方的胶料在不同温度下的裂口增长情况。过高或过低的温度，都会造成屈挠裂口增长速率加快。

                                

  

GT-7011-DHD高低温屈挠疲劳试验机       图2 不同温度下裂口长度-疲劳次数特性曲线

 

3、高低温蠕变、应力松弛性能

橡胶密封和减震制品是广泛应用的一类橡胶制品。在使用过程中，由于橡胶特有的粘弹性特性，密封制品及减震制品的一些力学性能会发生变化，这会使橡胶制品发生蠕变或应力松弛现象，导致产品使用性能变化。

蠕变是指在一定的温度和恒定外力作用下，材料形变随时间的增加而逐渐增大的现象，是一种随时间呈非线性变化的力学松弛过程，橡胶的蠕变性能反应了材料的尺寸稳定性和长期的负载能力。应力松弛是指在一定的温度和恒定应变作用下，材料的应力随时间的增加而逐渐减小的现象，也随时间呈非线性变化，橡胶的应力松弛性能特别能反映橡胶密封制品的紧固力持久性。

蠕变和应力松弛也是对温度具有依赖性，可以通过高低温蠕变及应力松弛试验机来进行测定。图3显示不同温度条件下蠕变量随测试时间的变化趋势，可以看出，温度升高，蠕变量增大，即蠕变速率加快；应力松弛性能与温度的关系和蠕变性能是类似的，温度升高，应力松弛速率变快。

         

   GT-7049-DH蠕变/应力松弛试验机     图3 不同温度下蠕变量随测试时间的变化趋势