撕裂强度
橡胶的撕裂是由于材料中的裂纹或裂口受力时迅速扩大开裂而导致破坏的现象,这是衡量橡胶制品抵抗破坏能力的特性指标之一。橡胶的撕裂一般是沿着分子链数目最小即阻力最小的途径发展,而裂口的发展方向是选择内部结构较弱的路线进行,通过结构中的某些弱点间隙形成不规则的撕裂路线,从而促进了撕裂破坏。
1.撕裂强度与橡胶分子结构的关系
随分子量增加,分子间的作用力增大,相当于分子间形成了物理交联点,因而撕裂强度增大;但当分子量增高到一定程度时,其强度不再增大,逐渐趋于平衡。结晶性橡胶在常温下的撕裂强度比非结晶性橡胶高,如表8-20所示。
图8-20 各种橡胶的撕裂强度
由表8-20可见,常温下天然橡胶和氯丁橡胶的撕裂强度较高,这是由于结晶型橡胶撕裂时产生诱导结晶后、使应变能力大为提高。但是高温下,除天然橡胶外,撕裂强度均明显降低。填充炭黑后的硫化胶撕裂强度均有明显的提高,特别是丁基橡胶的炭黑填充胶料,由于内耗较大,分子内摩擦较大,将机械能转化为热能,导致撕裂强度较高。
2.撕裂强度与硫化体系的关系
撕裂强度随交联密度增大而增大,但达到最大值后,交联密度再增加,则撕裂强度下降,交联密度比拉伸强度达到最佳值时要低多硫键具有较高的撕裂强度,故在选用硫化体系时,要尽量使用传统的硫黄-促进剂硫化体系。硫黄用量以2.0~3.0质量份为宜,促进剂选用中等活性、平坦性较好的品种,如促进剂DM、促进剂CZ等。在天然橡胶中,如用有效硫化体系代替普通硫化体系时,撕裂强度明显降低,但过硫对其影响不大。而用普通硫化体系时,过硫则对撕裂强度有显著的不良影响,撕裂强度会显著降低。
3.撕裂强度与填充体系的关系
随炭黑粒径减小,撕裂强度增加。在粒径相同的情况下,能赋予高伸长率的炭黑,也即结构度较低的炭黑对撕裂强度的提高有利。在天然橡胶中增加高耐磨炭黑的用量,可使撕裂强度增大。在丁苯橡胶中增加高耐磨炭黑时,出现最大值,然后逐渐下降。一般合成橡胶使用炭黑补强时,都可明显提高撕裂强度。一般来说,撕裂强度达到最佳值时所需的炭黑用量,比拉伸强度达到最佳值所需的炭黑用量高。使用各向同性的补强填充剂,如炭黑、白炭、白艳华、立德粉和氧化锌等,可获得较高的撕裂强度;而使用各向异性的填料,如陶土、碳酸镁等则不能得到高撕裂强度。
图8-21 用普通硫化体系硫化的SBR-1500硫化胶的撕裂强度与芳烃油用量的关系
4.软化体系对撕裂强度的影响
通常加软化剂会使硫化胶的撕裂强度降低,尤其是石蜡油对丁苯橡胶硫化胶的撕裂强度极为不利。而劳烃油则可保证丁苯橡胶硫化胶具有较高的撕裂强度。随芳烃油用量增加其撕裂强度的变化如表8-21所示。大多数丁腈橡胶、氯丁橡胶硫化剂中都含有增塑剂。增塑剂的加入同样会使撕裂强度降低,例如在氯丁胶料中加入10质量份、20质量份、30质量份的癸二酸二丁酯,会使硫化胶的撕裂强度分别降低32%、45%和5%。采用石油系软化剂作为丁腈橡胶和氯丁橡胶的软化剂时,应使用芳烃含量高于50%~60%的高芳烃油,而不能使用石蜡环烷烃油。
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