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不同温度条件下硫化橡胶拉伸特性探究 　　摘 要：硫化橡胶是一种非常重要的工业材料，可以被运用在防水材料、建筑运输、工业生产当中。笔者根据实际情况，针对不同温度条件下硫化橡胶拉伸特性进行了研究，具体如下。 关键词：硫化橡胶 拉伸特性 研究 性能 如今，随着硫化橡胶应用范围的扩大，硫化橡胶的力学性能也会逐渐的受到环境的影响，通过对硫化橡胶在不同温度条件下的特性研究，可以明确硫化橡胶在变温、大变形条件下的特性。为了对不同温度条件下硫化橡胶拉伸特性进行研究，可以进行一个单轴拉伸实验，研究温度对硫化橡胶拉伸特性所造成的影响。同时也可以为研究开发高性能的硫化橡胶提供一些依据。 一、硫化橡胶概念分析 所谓的硫化橡胶，指的是被硫化过的橡胶，它的特点是不容易折断，不容易变黏。目前，很多的橡胶制品都是由这种橡胶所制成的，它也被称为熟橡胶、胶皮或者是热塑性动态硫化橡胶。它采用了动态硫化的工艺，这种工艺指的是在橡胶和热塑性塑料熔融共混的时候，使橡胶被硫化的一种手段。这样的工艺虽然能够得到优良的硫化橡胶，但是仍然存在一些问题，所以还需要进行研究。 一般情况下，硫化橡胶由两个部分所组成，即塑料、连续相，而且橡胶需要软化油或者是增塑剂来进行配合，这样可以提高某些方面的性能，此外也可能会用到无机填料。 二、对硫化橡胶进行单轴拉伸实验 （一）准备实验的材料 在进行实验之前，要准备好材料配方，比如（非充油）顺丁橡胶（BR9000）100g，工业通用参比炭黑60g，以及氧化锌3g、硫磺1.5g、ASTM103#油15g、硬脂酸2g。（GB8660-2008配方量，一般使用二倍配方量） （二）对硫化橡胶试件进行制备 首先要将橡胶进行混炼，在开炼机中使顺丁橡胶、与其他配料进行按C2法进行混炼，从而获得混炼胶料。根据GB/T6038-2006规定的标准温度下调节2小时后，标示好压沿方向，在平板硫化机中硫化出实验的样片，调节16`小时，根据ASTM的标准将硫化样片进行剪裁，裁成哑铃型拉伸试件。但硫化和实验之间的最长时间为96小时. （三）实施拉伸实验 在进行完上面的工作之后，便可以实施拉伸实验了，先要准备好拉伸实验的设备，也就是R-203温度可调电子拉力试验机以及厚度仪。必须使实验的温度保持在30――150度之间，拉伸速度为500±50mm/min。 三、硫化橡胶拉伸本构关系 在对橡胶拉伸本构关系进行描述的时候，需要采用Mooney-Rivlin公式，尤其是对橡胶单轴拉伸，更是需要使用这个公式，使实验更加简单和方便。 （一）硫化橡胶应变能表达式 根据Mooney-Rivlin 公式，硫化橡胶应变能可以用W来表示，W等于，在这个式子当中，是一个常数，和则表示的第一、第二应变不变量。 令、以及分别是、以及这三个方面的拉伸 比，那么则可以得出：等于，而等于。最终得出等于。在以上的式子当中，表示的是第三应变不变量，等于1。 根据Mooney-Rivlin方程经常使用的简化方式，可以将硫化橡胶应变能W这样来进行表示：W等于。当温度没有发生改变的时候，就可以作为常数，而则会随着变形所产生的变化而不断变化。 （二）应力-应变关系 根据Cauchy应力张量分量与应变不变量I之间的关系可以得到这样的式子：等于。在这个式子当中，指的是静水分压。 若是单向拉伸或者是压缩，等于等于0，而且等于等于等于，P11等于P22等于P，将上面的式子代入到等于 2这个式子当中，就可以得到这样等于?P +2，那么等于?P+等于0。 最后得出，等于2。这个式子指的是在 简单拉伸的情况下，硫化橡胶的本构方程，根据这个式子，可以判断出沿拉伸方向的工程应力应该是等于2。需要注意的是，0.45小于小于0.9。 四、实验结果和分析 （一）拉伸比和工程应力之间的关系 采用制作的试件进行变温条件下的硫化橡胶单轴拉伸实验，可以测得拉伸比和工程应力之间有这样的关系，如下图所示。 图1 30――60摄氏度 图2 70――110摄氏度 图3 120――160摄氏度 由上面三幅图可以看出，第一，在拉伸比相同的时候。120――160摄氏度高温段的拉伸呈现出拉伸应力随着拉伸比逐渐增大的趋势，也就是说，拉伸应力逐渐的硬化。但和30――60度的低温相比较，在高拉伸比的情况下，硫化橡胶工程应力值会逐渐的下降。这是因为在温度高的时候，一些橡胶会出现降解的现象，尤其是当气温升到160摄氏度的时候，降解现象更是严重。 第二，在30――60摄氏度的低温条件下，因为存在升温导致试件的应力松弛并且加大，所以会随着温度的增加，其应力逐渐的下降。最后出现了拉