一、疲勞性能
在橡膠制品中,多少都存在潛在的缺陷部位,這是由于制品在受到反復變形時,產生應力集中,引起結構和彈性的變化。因這種變化而產生的微小龜裂,再次受到反復變形時會加速增長,直至破壞。
Liu Lan 等人 [14] 利用蒙脫土的層狀結構,制得 NBR 橡膠層狀硅酸鹽納米復合材料,發現不僅可以顯著提高材料的定伸應力、拉伸強度、撕裂強度等性能,而且可以顯著降低高結構炭黑的用量,改進交聯網絡的結構,從而使材料的疲勞生熱顯著降低,延緩疲勞破壞過程。
二、抗蠕變性能
蠕變是指在一定的溫度和恒定外力作用下,材料的形變隨時間的增加而逐漸增大的現象,是一種隨時間呈非線性變化的力學松弛過程。當橡膠減振器蠕變過大時,會引起橡膠減振器位置偏斜、干擾、擋塊間距減小、非線性彈簧特性不當變化等情況。
橡膠的蠕變性能反應了材料的尺寸穩定性和長期的負載能力,有重要的實用性。橡膠蠕變除受負荷(或應力、變形)大小外,還受溫度影響,溫度遠低于 Tg 時,蠕變很小,且很慢,短時間內只看到蠕變的起始部分,溫度遠高于 Tg時,蠕變很快,只能看到曲線右邊向上升起的部分。由于蠕變過程中實驗要持續很長時間,因此還必須注意蠕變(及其回復)過程中試樣的結構是否發生了變化。
橡膠減振器的最大使用力應該考慮能夠避免過度蠕變,設計時可從以下兩個方面考慮 [15] 。
三、耐熱性能
為保證制品的耐久性,在減振橡膠的配合設計上,必 須考慮的一點是隨時間老化的性能保持性,將橡膠的耐熱溫度從目前的 l00℃提高到150℃,將 來還要用超耐溫(300℃以上)和可變彈性常數橡膠制備減震制品 [1,11] 。減 振橡膠隨時間老化的原因來自于多方面,但主要的還是熱氧、動態疲勞、臭氧等老化現象。其中,熱的影響在減振橡膠使用環境變化中是主要的因素之一。
改善天然橡膠類材料的耐熱性,常采用以下方法:
(1) 交聯形態的最佳化 [1] :對交聯形態最佳化的減振橡膠來講,出 于物性和加工性能兩方面的原因,多數場合是采用硫黃進行交聯的。為了提高硫黃交聯體系的耐熱性,有 必要選擇可獲得單硫化物體系交聯形態的硫化體系。但 由于單硫化物體系的交聯形態會使減振橡膠的耐疲勞性交差,所以如何兼備耐熱性和耐疲勞性,這在改善天然橡膠類材料的耐熱性上是十分重要的,配方上大多采用半有效硫化體系。
(2) 防老劑的選擇 [1] :由于減振橡膠是在動態下使用的,它的老化(氧老化、臭氧老化、和疲勞老化)遠比靜態時嚴重得多,各老化因素不僅單獨作用,還 以各種各樣的耦合形式對橡膠施加作用,如機械方面的影響因素(載荷、振動條件等)常常有大氣中的氧、臭 氧和光等參與作用,還有熱(溫度)也參與作用,從 而將導致橡膠的發粘(切斷交聯)硬化(交聯的進行)或者龜裂及裂紋等現象發生,所 以防老劑的使用及其配合十分重要。
(3) 共混膠的應用等。以改善臭氧性為目的在天然橡膠中混合30%左右的EPDM 是常見的方法,但在改善減振橡膠的耐熱性時,主要用的以SBR、EPDM 為主的 IIR 等。Nishiue Takeshi 等人 [12] 使用天然橡膠、含有不飽和鍵的順丁橡膠、以及碳原子數大于4 的含有-OH 基團有機酸的金屬鹽,和 一些其他的添加劑制成的減振器具有較好的耐久性和壓縮永久變形性能,在 70℃壓縮22 小時和在 40℃壓縮 148 小時的壓縮永久變形分別是 17.0 和 11.7%。O kada Osamu [13] 采用 EPDM橡膠和 EAM 橡膠共混制得減振橡膠材料,發現材料具有很好的耐熱性和耐油性。
(1)注 意選擇生膠的品種和硫化體系 [16,1 7] 。一般來說,天然橡膠、順丁橡膠蠕變較小,丁苯橡膠、丁基橡膠較大。從配方方面,宜選用硬質炭黑和硫黃硫化體系。
(2)從使用條件方面考慮,溫度的影響最大,所以嚴格控制溫度是十分必要的。