橡胶耐疲劳性能影响因素

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抗疲劳剂pl600用途

抗疲劳剂PL-600是一款橡胶用抗疲劳剂，用途突出，主要适用轮胎胎体配方及与胎体相邻的部件配方，提高胎体的动态抗疲劳性能，尤其对胶与帘线老化后结合力的提高有着非常优异的效果。

下面由抗疲劳剂生产厂家恒力特新材料公司为大家科普一下它的相关知识，希望大家对它有新的认识。

抗疲劳剂PL-600是能够有效改善橡胶制品生热性能，显著提高轮胎的行驶里程。

一般用量为3.5份。

它一般用于胶带、胶管能取代粘合剂A、RS、RH、RE等，并能降低成本，提高粘合力。

一般影响橡胶制品疲劳寿命的因素是：环境的影响工作环境对橡胶的疲劳性能也有着一定的影响。

相对于空气环境而言，橡胶的疲劳寿命在惰性气体（氮气）中有一定的提高，而在蒸馏水中无明显变化。

空气氛围对橡胶疲劳裂纹增长的影响也比较显著，一般惰性环境（如氮气）使疲劳裂纹增长速度下降，氧和臭氧使疲劳裂纹增长加速。

与氧的影响相比，臭氧裂纹可在更低的应力下发生，0.5×10-6的臭氧浓度可以使疲劳裂纹增长速率增加40%～80%。

与空气氛围相比在水浸入的情况下NR的裂纹增长速率下降50%～70%。

操作温度对橡胶疲劳破坏性能的影响则相当复杂，因为疲劳过程中同时发生了不可逆的化学变化（如降解）。

另外高温还会影响到材料的模量和拉断伸长率。

在多数试验中，NR的疲劳寿命随温度的升高而降低。

力学载荷过程的影响橡胶动态疲劳过程中所加周期载荷的过程不同，其疲劳寿命也不同。

对NR胶料的研究表明，最小应变及载荷比R（R为最小载荷与最大载荷之比）增大时，尽管能量输入降低，但样品的疲劳寿命却增加；当R为负值时，尤其是R=-1时，此时为对称拉伸/压缩周期载荷，即使是采用最低的载荷，疲劳裂纹都会增大，且结晶不会发生，因为在其压缩阶段发生结晶回复；在高载荷比（R=0.5）的情况下，在裂缝尖端处由于应变伸长或钝化效应引起橡胶结晶，阻碍了裂纹增长。

恒力特新材料是集科技研发、生产、销售为一体的高新技术企业，是国内和华东地区橡胶助剂骨干企业，恒力特牌橡胶防老剂8PPD-35、BLE、BLE-W、BLE-C、SP、SP-C、AW、DFC-34等系列，抗疲劳剂PL-600、橡胶耐磨剂SL-A、橡胶助剂EVR、抗热氧剂RW、阻燃剂、橡胶粘合剂HLT-301、HLT-501系列，橡胶促进剂DTDM、DBM系列，橡胶补强剂FH、FHT系列，都得到了轮胎、胶带、胶管及橡胶制品企业的认可。

fesafe橡胶疲劳案例

fesafe橡胶疲劳案例1. 橡胶疲劳是指在重复加载下，橡胶材料发生疲劳损伤，导致其性能下降或失效的现象。

这一现象在许多工程应用中非常常见，如橡胶密封件、弹性悬挂系统等。

2. fesafe公司是一家专注于橡胶制品研发和生产的企业，其产品广泛应用于汽车、机械、电子等领域。

然而，最近fesafe公司的一批橡胶密封件在使用过程中出现了疲劳失效的情况，引起了公司的关注。

3. 通过分析，发现这批橡胶密封件的疲劳失效主要集中在高温环境下。

在高温环境下，橡胶材料的分子链易于发生断裂，导致密封件失去原有的弹性和密封性能。

4. 进一步的调查发现，这批橡胶密封件的材料质量存在一定问题。

fesafe公司使用的橡胶材料供应商在生产过程中可能存在工艺不合理或原材料配方不当等问题，导致材料性能不稳定。

5. 为了解决这一问题，fesafe公司与橡胶材料供应商进行了多次沟通和合作。

首先，公司要求供应商提供材料的详细物理性能和化学成分等信息，以确保材料的质量。

6. 其次，fesafe公司与供应商共同制定了一套严格的材料测试和质量控制标准，确保每批橡胶材料都符合要求。

这些标准包括材料的硬度、拉伸强度、断裂伸长率等性能指标。

7. 此外，为了减少橡胶密封件在高温环境下的疲劳失效，fesafe公司开始研发新的材料配方。

通过添加抗氧化剂和增塑剂等添加剂，提高橡胶材料的耐热性和耐老化性能，从而延长橡胶密封件的使用寿命。

8. 在新材料配方的基础上，fesafe公司还优化了橡胶密封件的结构设计。

通过改变密封件的几何形状和尺寸，减少材料的应力集中，降低疲劳损伤的发生概率。

9. 此外，fesafe公司还引入了先进的生产设备和工艺，提高橡胶密封件的加工精度和一致性。

通过精确控制材料的硬度和尺寸等参数，减少橡胶材料的内部缺陷，提高密封件的整体性能。

10. 经过一系列的改进和优化，fesafe公司的橡胶密封件的疲劳失效问题得到了有效的解决。

新的材料配方和结构设计使得橡胶密封件在高温环境下具有更好的耐久性和密封性能，满足了客户的需求。

橡胶弹性元件的性能指标及损坏形式

橡胶弹性元件的性能指标及损坏形式1.橡胶的主要性能指标（1）硬度表示橡胶抵抗外力压入的能力，也是所有胶料的基本性能。

橡胶的硬度在一定程度上与其他一些性能相关。

例如，胶料的硬度愈高，相对地说，强度就较大，伸长率较小，耐磨性较好，而耐低温性能就较差。

高硬度橡胶能抗高压下挤压破坏。

因此应根据零件工作特性选用合适的硬度。

橡胶硬度低则承载能力不高，易产生过大的变形；硬度过高则橡胶缺乏弹性，容易产生塑性变形，寿命短。

一般用作弹性元件的橡胶硬度为邵氏30~90。

（2）拉伸性能拉伸性能是所有胶料应首先考虑的性能，包括拉伸强度、定伸应力、伸长率、扯断伸长率和扯断永久变形，以及应力—应变曲线。

拉伸强度是试样拉伸至断裂的最大拉伸应力。

定伸应力（定伸模量）是在规定伸长时达到的应力（模量）。

伸长率是试样受拉伸应力而引起的变形，用伸长增量与原长之比的百分数表示。

扯断伸长率则是试样拉断时的伸长率。

扯断永久变形是拉伸断裂后标距部分的残余变形。

（3）压缩性能橡胶密封件通常处于受压缩状态。

由于橡胶的粘弹性，橡胶受压缩后，压缩应力会随时间而减小，表现为压缩应力松弛；除去压力后，不能恢复原来的外形，表现为压缩永久变形。

在高温油介质中，这些现象更为显著。

它们会影响密封件的密封性能，是密封件用胶料的重要性能之一。

（4）耐油性能橡胶在油介质中（燃油、润滑油、液压油等），特别在较高温度下，会导致膨胀、软化和降低强度、硬度，同时橡胶中的增塑剂或可溶性物质可能被油浸出，导致重量减轻，体积减小，引起泄漏。

因此橡胶的耐油性是在油介质中工作胶料的重要性能。

一般是在一定温度下在油中浸泡若干时间后测定其重量变化、体积变化以及强度、伸长率和硬度的变化。

有时也可用耐油系数表示，即在介质中浸泡后的强度或伸长率与原始强度或伸长率之比。

（5）耐老化性能橡胶受氧（空气）、臭氧、热、光、水分和机械应力等因素的作用后会引起性能变坏，称为橡胶的老化。

橡胶的耐老化性能可通过自然老化和人工加速老化试验（热老化、湿热老化、臭氧老化等）测定。

橡胶疲劳研究综述_王昊

零的恒幅载荷下某填充橡胶的裂纹扩展试验，并通过对实测数据的分析将橡胶裂纹扩展特性分为并给出了这４个阶段裂纹扩展速率的４个阶段，近似表达式，如图１所示。
关系。对于结构相对规则的简单试样（如简单拉伸试样和纯剪试样）而言，其远离裂纹处的应变能
［］Ｒ．Ｓ．Ｒｉｖｌｉｎ等８将Ｇｒｉｆｆｉｔｈ的方法应用于橡胶材料撕裂问题的研究中。他们发现橡胶材料的
方法研究了最小应变对两种合成橡胶疲劳寿命的对于应变结晶的橡胶，循环加载影响。一般来说，最小应变的增大可以提高疲劳寿命。Ｓ．Ｍ．Ｃａｄ－ｗｅｌｌ的研究没有提到如何将载荷状态相对简单的实验结果应用于复杂应变条件下橡胶材料疲劳寿基于命的预测。而此后一些学者通过研究发现，应变的疲劳损伤参量无法将简单拉伸和等双轴拉
［］劳损伤参量。１９４０年，Ｓ．Ｍ．Ｃａｄｗｅｌｌ等１在研究
非填充硫化胶的疲劳寿命时发现：在保持应变幅值恒定的情况下，天然橡胶的疲劳寿命随着循环最小应变的增大而延长，并且在最小应变小于而当最小应２００％的情况下都能观察到这一现象，变超过这一水平后，疲劳寿命又会随着最小应变
载次数；ｒＡ０，Ｂ０和ｚ为橡胶裂纹的稳定扩展速率；

橡胶的老化与防护概述

橡胶的老化与防护概述老化：橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用过程中，由于受内、外因素的综合作用使性能逐渐下降，最后丧失使用价值的现象。

橡胶老化的原因：内因：①橡胶的分子结构；②橡胶配合组分及杂质。

外因：物理因素，化学因素，生物因素。

最常见的、影响最大、破坏性最强的因素：热、氧、臭氧、光、机械力和金属离子。

橡胶老化的防护：物理防护法：①橡塑共混—减少双键及α-H的浓度；②表面镀层或处理—减少与氧、臭氧、光的接触；③加光屏蔽剂—减少光的作用；⑤加石蜡—减少与氧、臭氧、光的接触。

化学防护法：加入各种化学防老剂，延缓老化反应。

一、橡胶热氧老化1.吸氧曲线：（1）老化诱导期（吸氧量低，几乎无ROOH，吸氧速度慢。

对橡胶性能影响不大。

）（2）恒速吸氧阶段，吸氧量低，ROOH增加，在该阶段末期，ROOH几乎达到最高值。

（ROOH累积期）。

（3）吸氧速度激增，比诱导期大几个数量级；吸氧量急剧增加；ROOH急剧降低--自催化氧化阶段。

该阶段末期,橡胶老化，橡胶性能恶化。

（4）老化后期:恒速反应期，橡胶没有反应活性点—橡胶深度老化。

2.不饱和橡胶的热氧老化方式有两种类型(1)以分子链裂解为主—含异戊二烯单元的橡胶如NR、IR、IIR。

橡胶平均分子量下降，变软、发粘。

(2)以分子链间交联为主—含丁二烯单元的橡胶如BR、SBR、NBR。

分子量增大,变硬发脆。

3.影响橡胶热氧老化的因素1．橡胶本身的影响：（1）双键的含量及位置；（2）取代基的电子效应；（3）取代基的位阻效应；（4）橡胶的结晶性。

2.温度3.氧的浓度4.重金属离子（变价金属离子）（催化作用）5.硫化：硫化减少了α-H的量，减少了老化反应点；硫化胶的网络结构阻止O2的扩散、渗透；硫交联键有分解ROOH 的作用。

热氧老化的特点：自由基链式反应，自催化反应2.化学防护法（1）链终止型防老剂：自由基捕捉体型，电子给予体型，氢给予体型;（2）破坏ROOH型防老剂：辅助防老剂;（3）金属离子钝化剂：铜抑制剂和铁抑制剂.二、橡胶的臭氧老化及防护臭氧老化：生胶或橡胶制品在氧、臭氧、应力应变等因素共同作用下产生的一种老化现象。

橡胶耐疲劳性

橡胶耐疲劳性橡胶担当交变循环应力或应变时所引起的局部构造改变和内部缺陷的成长经过，称为橡胶的疲钝。

在动态拉伸、压缩、扭曲和剪切作用下，橡胶制品的性能和构造会产生改变，或发生毁坏，这便是所谓的疲钝毁坏。

它使质料的力学性能降低，并最终导致龟裂或完全断裂。

橡胶的疲钝实质是受力和热的作用时橡胶发生老化的表象，包罗了屈挠疲钝和老化疲钝。

橡胶发生疲钝的条件许多，比方，伸长或压缩；周期性的外力作用等。

假使统一种橡胶在分歧疲钝条件下，再现的耐疲钝性也纷歧样，如自然橡胶和丁苯橡胶经重复变形时，重复变形小，丁苯橡胶的耐疲钝毁坏优于自然橡胶；而重复变形大，自然橡胶的耐疲钝毁坏性则优于丁苯橡胶。

因此务必凭据分歧疲钝条件选择最适宜的橡胶。

硫化胶的疲钝寿命与其物理机械性能亲密联系。

刚度对疲钝寿命有双重影响：在恒定应变条件下，增加刚度，导致应力增大，会低落硫化胶的疲钝寿命；在恒定应力振幅条件下，增加刚度，导致应变低落，能抬高硫化胶的疲钝寿命。

拉伸强度和扯破强度的增加，普通都能抬高疲钝寿命。

在应力振幅较高的条件下，硫化胶的强度性能对疲钝毁坏格外重要。

由于在动态条件下，存在一个最大扯破强度临界值。

硫化胶的强度超出这个临界值时就不出现裂纹扩展；一致则会较快地出现裂纹扩展。

扯断伸长率普通也与疲钝寿命成正比。

在别的条件相似的情形下，滞后性能的增长，能阻缓裂纹扩展，抬高疲钝寿命。

硫化体系对耐疲钝性能的影响很大，古代硫化体系的硫化胶要比有用硫化体系和过氧化物硫化体系的硫化胶耐疲钝性能好。

在恒定形变条件下，硫化胶的疲钝寿命随定伸应力值低落而增长。

在恒定应力的条件下，硫化胶的疲钝寿命随定伸应力增加而增长。

由于变形与定伸应力成反比，在给定应力下，较高定伸应力的橡胶变形较小，有利于疲钝寿命的抬高。

普通说来，高耐磨炉黑比槽法炭黑的疲钝寿命长；增加增添剂的硫化胶其耐疲钝性能有所抬高。

采纳极性、软化点高的软化剂可改良疲钝性能。

防老剂因压制了氧化老化和臭氧老化等疲钝所发生的化学反响，故抬高了橡胶的耐疲钝性能。

橡胶疲劳的一些问题

天然橡胶就橡胶材料而言，它是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。

这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。

橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播和扩展而导致的。

按照分子运动论的观点，橡胶材料的动态疲劳破坏归因于材料本身分子链上化学键的断裂，即试样在受到周期应力一应变作用过程中，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展开来。

裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。

这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。

橡胶材料的动态疲劳过程一般可以分为三个阶段：第一阶段是应力剧烈变化，出现橡胶材料在应力作用下变软的现象；第二阶段是应力缓慢变化，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，经常称之为破坏核；第三阶段是微裂纹发展成为裂纹并连续不断地扩展开，直到橡胶材料完全出现断裂破坏现象，最后这一阶段是橡胶材料疲劳破坏的最重要的阶段。

使用炭黑填充的天然橡胶硫化胶在一定负荷下多次拉伸变形时，橡胶的物理机械性能在疲劳过程中，拉伸强度先是逐步上升的，经过一个极大值后再开始下降，而撕裂强度、动态弹性模量和力学损耗因子的变化则相反。

在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。

300％定伸应力的疲劳开始阶段明显增大，然后增大趋于缓慢；扯断伸长率则随疲劳周期的变化而下降，在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶抗疲劳破坏性能较好。

未使用补强剂补强的橡胶材料，其破坏形态一般表现为塑性破坏，而使用炭黑或其它活性填料作补强剂的橡胶材料则表现为脆性破坏，且随着各种防老剂的加入，其破坏形态由脆性破坏逐步向准塑性破坏形态转变。

天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。

橡胶疲劳寿命影响因素概述

就橡胶材料而言，它是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。

这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。

橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播和扩展而导致的。

裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。

这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。

在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。

天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。

橡胶材料的疲劳性能分析

橡胶材料的疲劳性能分析橡胶是一种经常被使用的材料，它可以被应用在各种场合，例如汽车轮胎、机械密封件、管道等。

然而，这种材料在长时间的使用过程中会遭受众多的疲劳损伤，而这些损伤是不可避免的。

因此，理解橡胶材料的疲劳特性是非常重要的，这不仅可以提高橡胶制品的耐久性，还可以为工程领域提供有用的信息。

橡胶材料的疲劳现象指的是在反复的应力和形变交替作用下，材料内部出现的破裂、断裂、裂纹扩展等现象。

在橡胶材料中，疲劳机理主要可以归纳为两种：一种是底层断裂模式，另一种是表层断裂模式。

底层断裂模式指的是在材料中部或下部形成的疲劳破坏，而表层断裂模式指的是在材料表面形成的疲劳破坏。

为了更好地理解和评估橡胶材料的疲劳性能，工程师们可以利用实验方法进行研究。

其中，最常用的疲劳试验方法是拉伸疲劳试验，这种试验方式既能够确定橡胶材料在不同载荷下的疲劳极限，同时也能够评估材料的耐久性。

在进行拉伸疲劳试验时，需要注意试验的载荷频率、环境温度、湿度等参数，同时应使用符合标准的试验设备，以确保实验结果的准确性和可靠性。

在进行橡胶材料的疲劳性能评估时，应注意以下几个方面：1. 不同类型的橡胶材料的疲劳性能有所不同，需要根据实际应用需求选择合适的材料类型。

2. 利用不同的试验方法可以获得不同的疲劳性能数据，应根据实际应用需求选择合适的试验方法。

3. 环境条件对橡胶材料的疲劳性能有重要影响，应在实际使用环境下进行合适的疲劳试验。

4. 不同的疲劳模式需要采取不同的措施进行防止和修复，应根据疲劳模式的不同选择合适的预防和修复方法。

综上所述，橡胶材料的疲劳性能是影响橡胶制品寿命和性能的重要因素，能够对该领域的工程师们提供有益的信息。

因此，对橡胶材料的疲劳性能进行深入研究和评估是非常重要的，可以帮助我们更好地理解材料的性能和特点，从而提高橡胶制品的质量和可靠性。

耐疲劳硅橡胶的研究进展

载荷施加方式可分为：拉伸疲劳测试、屈挠疲劳测试和压缩疲劳测试等。
相容性，将按键用硅橡胶的定伸疲劳寿命大幅提高到１０００万次以上，击键寿命近亿次。
表１为反应性烷氧基聚硅氧烷结构对按键用硅橡胶耐疲劳性的影响。
态使用，但随着硅橡胶在电子、汽车、建筑、太橡胶制品（如按键、胶带、减振器等）表现出强劲的发展活力。这类硅橡胶制品都是在动态形变条件下使用，硅橡胶材料的耐疲劳破坏性能决
定了橡胶制品的使用寿命，因此研究硅橡胶材料
随着硅橡胶技术与市场的迅猛发展，硅橡胶的材料成本与工艺成本已大幅降低，与通用有机合成橡胶如乙丙橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶等相
比已具有明显的比较优势。历史上硅橡胶首先在
速度受橡胶材料本身的粘弹性控制，因而表现出
很强的时间／温度依赖性。分子运动论则认为，橡胶材料的疲劳破坏归因于材料分子链上化
学键的断裂，即试样在周期性应力／应变作用下，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展，直至材料发生宏观破坏。尽管这两种基本观点的出发角度不同，但却存在一个共同点，即疲劳破坏都源于外加因素作用下，橡胶材料内部的微观缺陷或薄弱处的逐渐破坏。一般来讲，橡胶材料的动态疲劳过程可分为三个阶段：第一阶段橡胶材料在应力作用下变软；第二个阶段是在持续外应力作用下，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，这一阶段产生的微裂纹的生成是可逆的；第三个阶段微裂纹发展成为

氯丁橡胶配方与工艺对屈挠疲劳性能的影响

氯丁橡胶配方与工艺对屈挠疲劳性能的影响摘要：随着科技的发展，社会的进步，市场对各行各业的要求不断增加。

气囊是乘用车空气弹簧的关键零件，气囊在空气弹簧工作时做屈挠运动，因此材料的屈挠疲劳性能至关重要。

在开发乘用车空气弹簧气囊用橡胶材料过程中，研究了氯丁橡胶的性能、配方及工艺。

结果表明，纯氯丁橡胶配方体系相比于氯丁橡胶与通用橡胶并用的配方体系，橡胶材料的屈挠疲劳性能高1～5倍。

氯丁橡胶配方中原胶、防老体系、硫化促进体系、补强体系等都对屈挠疲劳性能有一定影响。

橡胶混炼和硫化工艺也对屈挠疲劳性能影响很大。

优化配方和工艺，能够大幅度提升氯丁橡胶的屈挠疲劳性能。

关键词：：氯丁橡胶；屈挠疲劳性能；配方；工艺；空气弹簧气囊引言空气弹簧的使用能极大地提升汽车的乘坐舒适性、操控平稳性，并实现轻量化、智能化，因此国内外高端乘用车都开始采用空气弹簧代替普通螺旋弹簧。

乘用车空气弹簧技术掌握在威巴克、大陆、凡士通等几家国际性大公司手里，产品在国外生产，国内使用的空气弹簧基本依赖进口。

本文进行国产化空气弹簧开发工作，发现空气弹簧气囊的橡胶材料开发是技术关键点之一。

空气弹簧的关键零部件就是内部承载空气运动的气囊，乘用车空气弹簧的结构和使用需求要求气囊具有优异的屈挠疲劳性能，这就对气囊用橡胶材料提出了屈挠疲劳性能的高要求。

经过材料比对研究、市场产品调研和大量国外产品对标试验，确定了以氯丁橡胶为主体的橡胶配方体系。

经过大量理论和试验研究，成功开发了空气弹簧气囊用氯丁橡胶配方和工艺，橡胶屈挠疲劳性能达到千万次以上，（GB/T13934—2006《硫化橡胶或热塑性橡胶屈挠龟裂和裂口增长的测定（德墨西亚型）》规定的1级裂口），达到世界先进水平。

1氯丁橡胶CR的性能氯丁橡胶CR虽然属于不饱和橡胶，但它的性能介于饱和和不饱和橡胶的性能之间，由于极性高且为结晶橡胶，所以物理机械性能较好，又具备极性橡胶的特点。

1.1一般性能：①氯丁橡胶CR的力学性能较高：自补强＋极性橡胶②良好的耐油性能：CR属于耐油橡胶，但耐油性不如NBR。

橡胶材料疲劳寿命影响因素及研究方法综述

*通信联系人（weiyt@tsinghua. edu. cn）
异的柔软性、绝缘性、耐磨性和阻隔性而广泛应用于轮胎、胶管、减震器、密封件、输送带和橡胶坝等制品中。这些橡胶制品常在周期性交变应力下使用，因此橡胶材料的耐疲劳性能往往决定了橡胶制品的使用寿命。传统上，橡胶材料的疲劳研究
1 橡胶材料疲劳寿命的影响因素 1. 1 胶料配方
胶料配方是决定橡胶材料耐疲劳性能的关键因素，一直是橡胶制品研发的重点。在结构、受力条件和使用环境等一定的情况下，橡胶制品的疲劳寿命与胶料配方设计息息相关，尤其是生胶、填料、硫化剂体系和防护体系等的选择对橡胶材料耐疲劳性能影响很大。 1. 1. 1 生胶
胶（NR）和丁苯橡胶（SBR）较差。提高橡胶分子链的不饱和度可提高其耐热氧
老化性能，如 HNBR 的热氧稳定性优于丁腈橡胶（NBR）[2]。生胶的相对分子质量和分子结构对橡胶材料的耐疲劳性能有较大影响，J. Zhao等[3]研究表明相对分子质量较低的SBR具有较好的耐疲劳性能，顺式含量较高的顺丁橡胶（BR）耐疲劳性能较好，原因是应变诱导结晶延迟了疲劳失效。表1为某轮胎胎侧胶配方比较，正常配方试样在屈挠试验中屈挠 1 5 万次时发生裂口，而试验配方试样在屈挠 5 0 万次时仍未出现裂口。可见，在配方中适当增大BR并用比有利于提高胎侧胶的耐疲劳性能。
橡胶的化学微观结构[决定玻璃化温度（Tg）、热氧稳定性和应变诱导结晶[1]等]、相对分子质量及支链、内部杂质以及橡胶并用等都会影响橡胶制品的疲劳寿命。如氟橡胶和氢化丁腈橡胶（HNBR）等特种橡胶的热氧稳定性较好，而天然橡

耐屈挠龟裂性(或称耐疲劳性)

耐屈挠龟裂性（或称耐疲劳性）耐屈挠龟裂性可分为耐初期龟裂产生性和耐裂口扩展性两种。

一般认为，初期龟裂发生在聚合物因屈挠疲劳而造成的最薄弱点。

由于氯丁胶的耐氧化、耐热性能远优于天然、丁苯等橡胶，所以其耐初期龟裂性也非常好。

因此，对氯丁胶来说，由于填充剂分散不良及硫化时流动性不好而引起的缺陷等造成的初期龟裂，远比由聚合物本身老化而引起的初期龟裂为多。

含胶率很低的高填充氯丁胶配方，因易于产生分散不良，故其耐初期龟裂性不好。

裂口扩展性可以认为是拉伸强度和抗撕裂性的综合效应。

据此，应该考虑避免过度硫化，并使用硫黄调节型氯丁胶等。

对于非硫黄调节型氯丁胶，若采用硫黄硫化体系，可使其具有良好的耐裂口扩展性能。

硫黄改性氯丁胶的低定伸应力橡胶，抗裂纹增长性特别好。

硫化和硫化剂特性对氯丁橡胶耐疲劳性的影响也很大，交联密度增加到一定值时，橡胶的多次拉伸或抗裂口增长的疲劳耐久性降低。

硫化体系的类型和生胶的交联键性质对耐疲劳性也有影响。

试验数据表明，室温下在能加速永久变形积累的情况下进行多次拉仲时，增加弱键的比例和以氧化物硫化而获得的牢固键比例比较充足时，则破坏前的疲劳次数最著增多，硫化胶的其他性能彼此接近。

这与其生胶的疲劳耐久性变化规律基本相同。

裂纹生成和增长的试验结果是与耐多次拉伸稳定性相一致的。

弱键的比饲多时，有助于应力分布均匀而且能阻碍局部过应力的出现，这样就使耐疲劳性提高。

弱键的存在及其裂解和重排，会使滞后损失有所增加，其积极作用（尤其是对裂纹的生成或增长）是显而易见的。

对比正硫化下的填充硫化胶，所对比硫化胶在疲劳耐久性上无本质差别。

在氧化锌和氧化镁存在下，对比硫黄和非硫黄硫化体系表明，后者优越。

用橡胶硫化剂硫化的三角带压缩层胶，其裂纹出现时间约比秋兰姆、促进剂D和硫黄硫化者长1倍。

在黄原氢存在下用氧化锌和氧化镁硫化时，多次拉伸耐久性可以提高。

氧化钙或氧化铅硫化的硫黄调节氯丁橡胶的耐疲劳性能不高；氧化锌和氧化镁并用时，耐多次变形性最高。

橡胶交联程度与动态疲劳的关系

橡胶交联程度与动态疲劳的关系全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：橡胶是一种常见的弹性材料，具有良好的延展性和弹性，被广泛应用于各种领域，如汽车轮胎、橡胶管、密封垫等。

橡胶的性能直接影响着产品的使用寿命和安全性。

橡胶的性能与其交联程度密切相关，而动态疲劳是橡胶材料在交联程度下受到不断加载和卸载循环作用时产生的疲劳损伤现象。

本文将探讨橡胶交联程度与动态疲劳之间的关系。

我们需要了解橡胶的交联程度对其性能的影响。

橡胶是由高分子聚合物构成的，通过交联可以形成三维网络结构，增强橡胶的强度和硬度。

通常通过硫化剂或辅助剂将橡胶中的单体分子交联在一起，形成交联点。

交联程度越高，橡胶的弹性模量和硬度越大，耐磨性和抗老化性能也越好。

过高的交联程度可能导致橡胶脆化，降低其延展性和韧性。

橡胶的交联程度需要进行合理控制，以满足不同应用领域的要求。

动态疲劳是橡胶在受到周期性载荷作用下发生疲劳损伤的现象。

在实际应用中，橡胶制品常常承受着不断的拉伸、压缩等动态加载，如汽车轮胎在行驶过程中的接触和离开地面，橡胶管在液体输送中的挤压和拉伸等。

在这些循环加载作用下，橡胶会逐渐产生疲劳裂纹，最终导致破坏。

动态疲劳的性能取决于橡胶的力学性能、疲劳特性和交联程度等因素。

橡胶的交联程度对其动态疲劳性能有着重要的影响。

适当的交联能够增加橡胶的硬度和强度，提高其抗疲劳性能，延长使用寿命。

高交联度的橡胶在受到动态加载时能够更好地分散载荷，减少应力集中，延缓裂纹扩展速度，抑制疲劳破坏的发生。

相反，交联度过低的橡胶容易发生软化、变形和断裂，在动态加载下抗疲劳性能较差。

橡胶的交联程度还会影响其耐磨性和抗老化性能，进一步影响动态疲劳性能。

交联程度适中的橡胶具有较好的耐磨性，能够在动态加载下减少摩擦损耗，延长使用寿命；而过高或过低的交联程度都会使橡胶表面易发生磨损和龟裂，降低其抗磨损性能。

适当的交联还能提高橡胶的抗老化性能，耐光、耐热、耐氧、耐臭氧等性能都会有所提升，有利于延长橡胶制品的使用寿命。

橡胶曲挠疲劳改善方法

橡胶曲挠疲劳改善方法
橡胶材料在曲挠疲劳方面的性能是一个重要的考虑因素，特别是在需要长时间使用、频繁变形的应用中。

以下是一些可以改善橡胶曲挠疲劳性能的方法：
1.材料选择：选择适合应用的橡胶材料非常重要。

不同类型的橡胶具有不同的疲劳寿命和耐久性。

根据应用环境和要求，选择合适的橡胶材料，以获得最佳的曲挠疲劳性能。

2.添加剂和填料：在橡胶配方中添加适当的添加剂和填料，如增强剂、抗氧化剂、增容剂等，可以改善橡胶的强度、耐疲劳性能和耐候性。

3.控制温度：温度对橡胶的疲劳性能有很大影响。

在高温环境下，橡胶可能会软化和老化，导致疲劳性能下降。

因此，在使用橡胶制品时要注意控制温度。

4.减少应力浓集：减少应力浓集点，如尖锐的角部和边缘，可以减少橡胶材料的应力集中，从而延长其曲挠疲劳寿命。

5.设计改进：在设计阶段，考虑到橡胶材料的曲挠疲劳特性，可以采取一些措施，如增加支撑点、平滑过渡等，以减少应力集中。

6.周期性维护：对长期使用的橡胶制品进行定期维护，如清洁、保养和替换损坏的部分，可以延长其使用寿命和曲挠疲劳寿命。

7.使用模拟测试：在产品开发阶段，可以使用模拟测试设备进行疲劳测试，以模拟实际使用条件下的曲挠情况，从而评估橡胶材料的性能和耐久性。

8.加工工艺优化：在橡胶制品的加工过程中，采用适当的加工工艺和参数，可以改善材料的内部结构和性能，从而提高其曲挠疲劳寿
命。

改善橡胶材料的曲挠疲劳性能需要综合考虑材料的特性、使用环境和设计等因素。

根据实际情况，可以采取多种方法来优化橡胶制品的疲劳性能，以确保其长时间稳定的使用。

橡胶交联程度与动态疲劳的关系

橡胶交联程度与动态疲劳的关系全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：橡胶的交联程度是指橡胶分子链之间的交联点数量和质量。

交联程度高的橡胶具有较好的机械强度和热稳定性，但韧性较差；交联程度低的橡胶则具有较好的柔性和韧性，但机械性能和耐老化性能较差。

根据具体的应用需求，可以选择适当的交联程度的橡胶材料。

在动态加载条件下，橡胶制品会受到反复的应力加载，容易发生疲劳破坏。

橡胶的交联程度对其动态疲劳性能有着重要影响。

一般来说，交联程度高的橡胶具有较好的疲劳强度和寿命，能够承受更多的应力循环；而交联程度低的橡胶容易出现裂纹和断裂，导致疲劳失效。

对于需要经受动态加载的橡胶制品，应选择交联程度适当的橡胶材料，以提高其疲劳性能和使用寿命。

研究表明，橡胶的交联程度与其动态疲劳性能之间存在一定的关系。

在一定范围内，随着交联程度的增加，橡胶的动态疲劳寿命会提高；但当交联程度过高时，橡胶的韧性和延展性会降低，反而会影响其疲劳性能。

在设计橡胶制品时，需要综合考虑交联程度、应力水平和使用环境等因素，以获得最佳的动态疲劳性能。

橡胶的交联程度与其动态疲劳性能密切相关。

选择适当的交联程度的橡胶材料，可以提高橡胶制品的疲劳性能、热响应特性和使用寿命，满足不同领域的需求。

未来，随着材料科学和工程技术的发展，对橡胶交联程度与动态疲劳的关系的研究将更加深入，为橡胶制品的性能优化和应用提供更多的理论支持和技术指导。

第二篇示例：橡胶是一种常用的弹性材料，具有良好的延展性和回弹性，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。

橡胶的性能与其交联程度密切相关，交联程度的不同会对橡胶的性能产生很大影响，尤其在动态疲劳性能方面更是明显。

本文将从橡胶材料的交联程度和动态疲劳性能之间的关系进行探讨，以期为橡胶制品的性能优化提供一定的参考。

一、橡胶材料的交联程度橡胶材料通常通过硫化来进行交联，硫化是指将橡胶中的双键结构引入硫原子，形成交联键。

交联程度是指橡胶分子链之间的交联密度，交联越多，则橡胶的强度和硬度会增加，而延展性和弹性会下降。

丁腈橡胶耐疲劳配方设计

丁腈橡胶耐疲劳配方设计丁腈橡胶是一种优质的合成橡胶，具有良好的耐磨损和耐疲劳性能。

在工程应用中，丁腈橡胶广泛用于制作密封件、橡胶垫片、振动减震器等耐疲劳要求较高的零件。

为了提高丁腈橡胶的耐疲劳性能，需要进行合理的配方设计。

合适的橡胶基料选择是提高丁腈橡胶耐疲劳性能的关键。

在丁腈橡胶配方设计中，常使用的橡胶基料有NBR、HNBR等，这些橡胶基料具有良好的耐疲劳性能。

根据具体应用要求，可以选择不同种类和牌号的橡胶基料。

填充剂的选择对丁腈橡胶的耐疲劳性能也有重要影响。

常用的填充剂有耐磨填料、增强填料等。

例如，二氧化硅、炭黑等填充剂可以增强丁腈橡胶的耐疲劳性能，并提高其耐磨损性能。

同时，填充剂的含量也需要合理控制，过高或过低的填充剂含量都会对丁腈橡胶的性能产生不利影响。

添加剂的选择和控制也是丁腈橡胶耐疲劳配方设计的重要因素。

常用的添加剂有硫化剂、促进剂、稳定剂等。

硫化剂可以使橡胶分子之间发生交联反应，增加橡胶的强度和耐疲劳性能；促进剂可以提高硫化反应速度，稳定剂可以延缓橡胶老化速度。

通过合理选择和控制添加剂的种类和含量，可以进一步提高丁腈橡胶的耐疲劳性能。

还可以通过改变硫化体系、调整硫化温度和时间等手段来优化丁腈橡胶的耐疲劳性能。

不同的硫化体系具有不同的硫化特性，对丁腈橡胶的耐疲劳性能有着不同的影响。

调整硫化温度和时间可以控制硫化反应的程度，进而对丁腈橡胶的性能进行调节。

丁腈橡胶耐疲劳配方设计是一个综合考虑橡胶基料、填充剂、添加剂等多个因素的过程。

通过合理选择和控制这些因素，可以提高丁腈橡胶的耐疲劳性能，满足不同工程应用对耐疲劳性能的要求。

在实际应用中，还应结合具体的工程环境和使用条件，进一步优化配方设计，以达到最佳的耐疲劳性能。

橡胶老化的基本概念

橡胶老化的基本概念一、基本概念1.橡胶老化指橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用过程中，由于受到各种外界因素的作用，而逐步失去原有的优良性能，以致最后丧失了使用价值。

2、影响老化的因素（1）化学因素（2）物理因素（3）生物因素3.老化的现象和特征（1）外观形态上（2）物机性能上（3）物理性质上（4）电性能上橡胶老化的实质是橡胶分子结构在各种外界因素的作用下发生了变化4.防止橡胶老化的措施（1）选用耐老化性能好的生胶品种（2）选用耐老化性能好的硫化体系（3）加入防护助剂（防老剂）防老剂指起延缓或抑制橡胶老化作用的化学药品。

注：有些橡胶不需要加入防老剂二、橡胶老化的过程（一）热氧的作用1、橡胶热氧老化的吸氧过程A段—反应最初期发生B段—恒速反应期A—B段称为诱导期，为橡胶的使用期C段—加速反应期D段—橡胶的吸氧速度转入恒定橡胶热氧老化时的吸氧量、吸氧速度及ROOH的累积量与时间的关系2、热氧老化反应过程热氧老化反应过程：①链引发：RH＋O2→R*＋HO2*或ROOH→RO*＋OH*2ROOH→RO*＋RO2*＋H2O②链增长：RO2*＋RH→R OOH＋R*R*＋O2→RO2*可能有次级链反应ROOH分解低分子物质③链终止2RO2*→非自由基化合物＋O22R*→R—RR*＋RO2*→ROOR橡胶的热氧老化过程中的结构变化分为两类：一是分子链裂解，变成较小的分子链，表现在外观上就是橡胶变软发粘；如NR、IR、IIR、CO、ECO老化。

二是分子链之间的交联，橡胶变硬、变脆、失去弹性。

如SBR、BR、CR老化。

3.影响橡胶热氧老化的因素（1）橡胶种类的影响双键的影响；双键取代基的影响；位阻效应；橡胶的结晶性的影响（2）温度（3）氧的浓度（4）金属离子（也称变价金属离子）（二）金属离子的作用变价金属离子：Cu、Co、Mn、Fe、Ni等（1）金属离子的主要来源：①在生胶制造过程中混入②在橡胶制品的加工过程中混入③在制品使用过程中混入（2）变价金属离子对橡胶氧化的作用一方面是加速氧化过程的链引发（即缩短诱导期）；另一方面是催化过氧化氢物分解成游离基。

橡胶的耐疲劳

橡胶的耐疲劳断裂力学认为，所谓疲劳破坏指的是疲劳过程中材料内部潜在的某些缺陷由于应力集中逐渐形成裂纹，并不断扩展直至断裂的现象。

有关橡胶材料的疲劳破坏主要存在两种观点，即唯象理论和分子运动论。

唯象理论认为，橡胶材料的破坏主要是由于外力作用下橡胶内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播和扩展导致的；裂纹的传播方式和扩展速度受橡胶材料本身的粘弹性控制，因而表现出很强的时间/温度依赖性。

分子运动论则认为，橡胶材料的疲劳破坏归因于材料分子链上化学键的断裂，即试样在周期性应力/应变作用下，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展，直至材料发生宏观破坏。

裂纹发展是分子网链连续断裂的粘弹性非平衡过程，该过程包括随时间延长分子网链连续不可逆断裂以及裂纹尖端处和其附近与分子运动有关的塑性变形。

分子网链的断裂能以热的形式散发掉，这一微观过程的宏观表现是动态疲劳过程中裂纹穿过试样不断扩展，直至试样断裂。

尽管这两种基本观点的出发角度不同，但却存在一个共同点，即疲劳破坏都源于外加因素作用下，橡胶材料内部的微观缺陷或薄弱处的逐渐破坏。

疲劳裂纹增长是机械作用和化学反应累积到一定程度产生的，即疲劳过程中各种物理和化学因素共同作用导致分子网链断裂以及加速材料的疲劳老化过程。

动态疲劳过程大致分3个阶段：第1阶段，应力发生急剧变化，出现应力软化现象；第2阶段，应力变化缓慢，材料表面或内部产生损伤（破坏核）；第3阶段，损伤引发裂纹并连续扩展，直至断裂破坏，这是材料疲劳破坏的关键阶段。

拉断形变能密度反映硫化胶的抗拉断性能，拉断形变能密度大，硫化胶的抗拉断性能好。

硫化胶的拉断形变能密度的测试方法是：先将试样进行一定时间的拉伸疲劳试验，再将试样在电子拉力机上拉伸至断裂并测得应力-应变曲线，对曲线下的面积积分即得试样的拉断形变能密度。

3种炭黑补强硫化胶拉断形变能密度与疲劳时间的关系如图1所示（拉伸比λ为1.5）。