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技術(shù)常識(shí)
彈性體TPE的壓縮永久變形
壓縮永久變形值是材料在一定溫度下被壓縮至一定形狀，并維持一定時(shí)間后而發(fā)生永久性變形的量。
通常采用的ASTM測(cè)試方法(ASTM D395)要求使材料變形（壓縮）達(dá)25%并保持一定的時(shí)間。任其復(fù)原30分鐘后再測(cè)量此樣品。
23 °C（室溫）
22小時(shí)，70小時(shí)，168小時(shí)（1星期），1000小時(shí)（42天）。
70 °C22小時(shí)，70小時(shí)，168小時(shí)（1星期），1000小時(shí)（42天）。
121 °C22小時(shí)，70小時(shí)，168小時(shí)（1星期），1000小時(shí)（42天）。
150 °C22小時(shí)，70小時(shí)，168小時(shí)（1星期），1000小時(shí)（42天）。
所得的測(cè)試值是材料樣品未能恢復(fù)到它原有高度的百分比。例如，40%壓縮永久變形表示，此熱塑性彈性體只恢復(fù)了被壓縮厚度的60%。100%壓縮永久變形則表示此熱塑性彈性體無絲毫恢復(fù)，也就是說，它保持了被壓縮的狀態(tài)。
往往壓縮永久變形易與蠕變相混淆。然而，壓縮永久變形是在某一恒定的應(yīng)變條件下所發(fā)生變形的量，而蠕變則是在某一恒定應(yīng)力條件下所發(fā)生變形的量。變形是橡膠制品的重要性能指標(biāo)之一。硫化橡膠壓縮永久變形的大小，涉及到硫化橡膠的彈性與恢復(fù)。有些人往往簡(jiǎn)單地認(rèn)為橡膠的彈性好，其恢復(fù)就快，永久變形就小。這種理解是不夠的，彈性與恢復(fù)是相互關(guān)聯(lián)的兩種性質(zhì)。但有時(shí)候，橡膠的本質(zhì)沒有發(fā)生根本的變化，永久變形的大小主要是受橡膠恢復(fù)能力的變化所支配。影響恢復(fù)能力的因素有分子之問的作用力(粘性)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化或破壞、分子問的位移等。當(dāng)橡膠的變形是由于分子鏈的伸張引起的，它的恢復(fù)(或永久變形的大小)主要由橡膠的彈性所決定：如果橡膠的變形還伴有網(wǎng)絡(luò)的破壞和分子鏈的相對(duì)流動(dòng)，這部分可以說是不可恢復(fù)的，它是與彈性無關(guān)的。所以，凡是影響橡膠彈性與恢復(fù)的因素，都是影響硫化橡膠壓縮永久變形的因素。
有幾個(gè)概念，如彈性、打擊彈性(回彈性)、彈性與模量、壓縮永久變形、扯斷永久變形等，它們之間的關(guān)系，不易表述清楚，現(xiàn)將個(gè)人的理解提出與大家討論。
彈性——橡膠的彈性應(yīng)是理論上的一個(gè)概念，它表示橡膠分子鏈段和側(cè)基內(nèi)旋轉(zhuǎn)的難易程度，或是橡膠分子鏈柔順及分子間作用力的大小。對(duì)于硫化橡膠，其彈性還與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度及規(guī)整性有關(guān)。彈性與扯斷永久變形——我們常說天然橡膠的彈性很好，但它的扯斷永久變形往往是很大的，這主要是天然橡膠伸長(zhǎng)率很大，伸長(zhǎng)過程中造成網(wǎng)絡(luò)的破壞及分子鏈的位移很大，斷裂后的恢復(fù)歷程長(zhǎng)和不可恢復(fù)的部分增加。如果以定伸長(zhǎng)的永久變形作比較，天然橡膠的永久變形就不一定很大了。
打擊彈性或回彈性是在定負(fù)荷(或定能量)條件下測(cè)定的，其彈性的大小與硫化膠的交聯(lián)程度或模量有直接的關(guān)系，表述的是橡膠彈性和粘性(或吸收)的綜合。壓縮永久變形是在定變形條件下測(cè)定的，其值的大小與橡膠的彈性及恢復(fù)能力有關(guān)。下面談?wù)動(dòng)嘘P(guān)橡膠彈性與恢復(fù)的個(gè)人認(rèn)識(shí)
一、橡膠的彈性
1．橡膠的種類
彈性取決于橡膠分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)難易，分子間作用力的大小。如天然膠、順丁膠、丁基膠、硅橡膠等被認(rèn)為是彈性好的橡膠。
2．分子量的大小影響分子鏈的卷曲程度、無用未端的數(shù)量。分子量大，彈性較好。
3．共聚橡膠的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)丁苯膠、丁腈膠中隨苯乙烯和丙烯腈含量的增加彈性變差。乙丙橡膠中，丙烯的含量為4O～5O％時(shí)彈性最好，這時(shí)形成的共聚物是無規(guī)共聚物，如果乙烯含量超過7O％，形成較長(zhǎng)的乙烯嵌段，長(zhǎng)乙烯嵌段易形成結(jié)晶而使乙丙膠失去彈性。
二、補(bǔ)強(qiáng)填充劑對(duì)硫化膠彈性的影響
非炭黑補(bǔ)強(qiáng)填充劑會(huì)損害橡膠的彈性，增大壓縮永久變形。這與在應(yīng)力作用下，橡膠分子在非活性填充劑表面滑動(dòng)，除去應(yīng)力以后，又阻礙分子鍵的恢復(fù)有關(guān)。偶聯(lián)劑的應(yīng)用可以大大地改善非補(bǔ)強(qiáng)填充劑對(duì)硫化膠彈性的影響(改善填充劑的分散性和表面活性)，大多文獻(xiàn)資料中都說，隨著炭黑粒徑的增大，硫化膠的彈性增強(qiáng)，但往往忽略了填充量對(duì)硫化橡膠彈性的影響。實(shí)際上各種橡膠產(chǎn)品都有一定的硬度和強(qiáng)度要求，如單一地使用低補(bǔ)強(qiáng)性炭黑時(shí)，用量需要增大，這樣同樣會(huì)損害橡膠的彈性和恢復(fù)。在一定變形量的硫化橡膠中，填充的橡膠分子鏈的變形量要比實(shí)際變形量大，擴(kuò)大的數(shù)值與填充量成比例。變形量的增大同樣會(huì)影響橡膠分子鏈的位移位置和恢復(fù)，增大永久變形。采用適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)強(qiáng)劑并用和適當(dāng)?shù)鼗旌瞎に嚕够鞜捘z獲得理想的結(jié)構(gòu)形態(tài)，可以得到高彈性的硫化橡膠。三、軟化劑和增塑劑
軟化劑通常指與橡膠相容性不是很好的油類或樹脂，增塑劑指與橡膠相容性好的油或樹脂。它們既可增加橡膠的彈性(降低分子問的作用力、增加分子鏈柔順性)，又可能提高分子鏈的移動(dòng)性。但是這兩種影響可以通過軟化劑、增塑劑的合理用量和并用，以及適當(dāng)?shù)募庸すに噥碚{(diào)節(jié)，使得到彈性良好的硫化橡膠。在某些場(chǎng)合，可以起到特殊的效果。
四、硫化橡膠的交聯(lián)程度和硫化膠結(jié)構(gòu)對(duì)壓縮永久變形的影響 ：
1．交聯(lián)程度的影響橡膠分子鏈在應(yīng)力長(zhǎng)時(shí)間作用下，會(huì)發(fā)生分子鏈的相對(duì)位移，產(chǎn)生應(yīng)力松弛，有些情況甚至可以松弛至零，應(yīng)力除去后，橡膠分子的回復(fù)能力降低甚至失去，產(chǎn)生永久變形。較高的交聯(lián)程度可減少橡膠分子的位移和應(yīng)力松弛，保持較高的恢復(fù)能力、降低壓縮永久變形。
2．硫化作用的影響硫化橡膠的壓縮永久變形通常在較高的溫度下進(jìn)行。未消耗的硫化劑產(chǎn)生的后硫化作用，使變形后的橡膠分子被新形成的交聯(lián)鍵所束縛，除去應(yīng)力后的橡膠分子的恢復(fù)受阻，產(chǎn)生較大的永久變形。這種后交聯(lián)作用與第1點(diǎn)所講的交聯(lián)程度是不同的。
3．交聯(lián)結(jié)構(gòu)與化學(xué)應(yīng)力松弛多硫交聯(lián)鍵在高溫長(zhǎng)時(shí)間的氧化作用下，產(chǎn)生交聯(lián)鍵的斷裂，致使發(fā)生化學(xué)應(yīng)力松弛，分子鏈產(chǎn)生位移。斷裂的交聯(lián)鍵在不受力的地方形成新的交聯(lián)。這種化學(xué)應(yīng)力松弛所造成的壓縮永久變形增大是由于分子鏈位移和分子鏈恢復(fù)受阻雙重作用造成的。解決的方法是改變交聯(lián)結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)抗氧化作用。
五、低溫壓縮永久變形(耐寒系數(shù))影響硫化橡膠的低溫壓縮永久變形的因素依然可以說是彈性與恢復(fù)。表現(xiàn)形式是橡膠分子鏈的結(jié)晶與玻璃化。解決的方法：一是降低橡膠的玻璃化溫度；二是破壞橡膠的結(jié)晶性。對(duì)于不同的橡膠品種，所采取得措施是不同，如對(duì)于易結(jié)晶的天然橡膠，可用改性劑或高溫硫化使其產(chǎn)生一定量的反式結(jié)構(gòu)，破壞它的低溫結(jié)晶性。對(duì)于氯丁橡膠、乙丙橡膠，就要選用難結(jié)晶的品種，同時(shí)應(yīng)用耐寒增塑劑，以降低其玻璃化溫度。對(duì)于丁腈橡膠主要是選用耐寒增塑劑降低其玻璃化溫度，有時(shí)候可能要采用一些非常規(guī)的方法才能達(dá)目的。
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