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        應(yīng)力松弛

        2010-04-26 09:03:42君軒
        世界橡膠工業(yè) 2010年8期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力重排

        在一定溫度、一定速度下,將未硫化橡膠拉伸到一定長度的過程中,所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會隨著時間的延伸而逐步衰減到零為止;但對硫化膠而言,則衰減到一定程度即告終止,如圖1所示。這種過程被稱作應(yīng)力松弛。借助于由松弛全過程軌跡連接而得的“應(yīng)力松弛曲線”,可測量松弛過程中的蠕變值(單位:%),如圖1所示。

        圖1 硫化膠的應(yīng)力松弛過程

        整個曲線中的應(yīng)力下降處于先快后慢的趨勢,其根本原因在于外界所施加的力逐漸地被被用來克服大分子鏈段運(yùn)動中的黏性阻力(內(nèi)摩擦力)消耗掉。鑒于橡膠的黏度很大,而且外力在短時間內(nèi)不可能分布均勻,因此形成的內(nèi)應(yīng)力也很大,使橡膠大分子處于緊張狀態(tài)。但隨著時間的推移,分子鏈經(jīng)過移動、重排,使原來分布不均勻的內(nèi)應(yīng)力逐步趨于平衡。這個平衡過程的長短取決于鏈結(jié)構(gòu)的互纏程度及溫度的高低。凡是分子鏈越柔軟,周邊溫度越高,則松弛時間越短;反之則越長。

        物體在外力作用下,都無一例外地產(chǎn)生形變,橡膠也不例外。當(dāng)它受到應(yīng)力作用時,在形變不變的情況下,應(yīng)力會逐漸隨著時間的延長而下降,導(dǎo)致應(yīng)力松弛。其原因一方面在于經(jīng)過分子重排,使膠料的流動性增加,這屬于物理松弛;另一方面,氧化使硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞,也導(dǎo)致應(yīng)力下降,這屬于化學(xué)松弛。

        通過應(yīng)力松弛可以了解生膠分子的運(yùn)動狀況,從而進(jìn)一步了解橡膠的分子結(jié)構(gòu)。對于硫化膠而言,則可以借此通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來評價硫化膠的老化性能。

        為了測定應(yīng)力松弛的程度,可利用應(yīng)力隨溫度升高而衰減的原理,通過專用儀器,在一定程度的變形下,在一定溫度的特定介質(zhì)中,測定該膠的應(yīng)力松弛性能,獲得特定的應(yīng)力松弛曲線。

        專用的應(yīng)力松弛儀根據(jù)應(yīng)力加載方式的不同而分為壓縮型、拉伸型及扭轉(zhuǎn)型。使用最普遍的是拉伸型,國產(chǎn)YS-1型應(yīng)力松弛儀即屬此型。所用試片為啞鈴狀的。

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