耐疲劳硅橡胶的研究进展
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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 １ ０ ０ ０万次 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
收稿 日期 ：２ ０ １ ２—１ ２—１ ５ 。 作者简介 ：唐斌 （ １ ９ ６ ８ 一） ，男 ，高级工程师 ，主要进行橡 胶 密 封 材 料 的相 关 研 究 。 电话 ： （ ０ １ ０ ）６ ２ ４ ９ ７ ２ ３ ９ 。
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
硅橡胶在交变载荷下的疲劳寿命 ；因此 ，硅橡胶
材 料 的疲 劳 特性研 究 逐渐 引起 人们 的重 视 。本 文 综 述 了橡胶 的疲 劳破 坏机 理和 近年来 国内在 硅橡
胶 疲 劳特性 方 面的研 究进 展 。
右 田哲言 等人 发现 ， 由于橡 胶 与金 属 、塑料
等材 料不 同 ，在 接受外 来 能量 时可 以集 中应 力松 弛这 种形 式不 断 吸收 ，所 以 ，橡胶 材料 的疲 劳破 坏机 理 与疲 劳条件 有关 。Ｋ ． Ｌ ｅ ｇ ｏ ｒ ｊ ｕ等 人 发现 ，
技 术 进 展
哺 讯 ． １ 竹 料 ， ２ ０ １ ３ ， ２ ７ （ ２ ） ： １ ２ ８ — １ ３ １
Ｓ Ｉ Ｌ Ｉ ＣＯ ＮＥ ＭＡ Ｔ ＥＲＩ ＡＬ
耐 疲劳 硅 橡 胶 的研 究 进展
唐 斌 ， 苏正涛 ，黄艳 华 ，米 志安 ，王景 鹤
（ 中航工业北京航空材料研究 院 ，北 京 １ ０ ０ ０ ９ ５ ）
第 ２期
唐 斌等 ．耐疲劳硅橡胶的研究进展
力 学 因素成 为硅 橡 胶 制 品疲 劳 破 坏 的主 要 因 素 ，
著 ，它可改 善 生胶 与填料 及结 构化 控制 剂之 间 的
其中频率 、温度和静态应力／ 应变是影响硅橡胶 材 料疲 劳破 坏 性 能 的 主要 实 验 因 素 ， 目前 按
有 关橡 胶材 料 的疲 劳破 坏主要 存 在两种 观 点 ，即
力） 因素 Ｊ 。对于硅 橡胶制 品而言 ，其分子 主 链 （ ｓ ｉ 一０ 一ｓ ｉ ）的无机结构使其具有耐高低温、 耐老化 、耐候 、电气绝缘 、生理惰性等一系列优 异性 能 ；但 由于拉 伸 强度 低 ，一般 情 况 下 ，
摘要 ：综述 了橡胶的疲 劳破坏机理和近年 来国 内在 各种硅橡胶疲 劳特性 方面的研 究进展 。
关 键 词 ：硅 橡 胶 ，疲 劳破 坏 ，疲 劳机 理 ，聚 硅 ． ２ １
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ９— ４ ３ ６ ９（ ２ ０ １ ３ ）Ｏ ２— ０ １ ２ ８— ０ ４
１ 橡胶 的疲劳破 坏机理 Ｊ
断裂力 学认 为 ，所谓 疲劳 破坏 是指 疲 劳过程
疲劳破坏依赖 于三个基本因素 ，即化学 （ 组成 、
结晶） 、环境 （ 氧 气 ）和力 学 （ 拉 伸 、 三 轴 应
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。基 于此 ，
航 空航 天等 军 民两用 行业 应用 ，在 宽温 域下 发挥 出色 的性能 稳定 性 。与有 机合 成橡 胶相 比 ，硅橡
胶硫化胶的拉伸强度只有有机合成橡胶 的 ５ ０ ％，
一
般 只在要 求压 力不 高 ，强度 要求 较低 的静 止状 阳能 、生 物工 程等 民用 方面 的广 泛应用 ，部分硅
的疲 劳破 坏 性 能 对 其 制 品使 用 寿 命 的 预 测 具
有重 要 意义 。
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 。很显 然 ，第三 阶段 是橡 胶 材料
疲劳 破坏 的最 重要 阶段 。
要全 面 发挥硅 橡胶 材料 的优 势 ， 必 须评定 出
相容性 ，将按键用硅橡胶的定伸疲劳寿命大幅提 高到 １ ０ ０ ０万次 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
收稿 日期 ：２ ０ １ ２—１ ２—１ ５ 。 作者简介 ：唐斌 （ １ ９ ６ ８ 一） ，男 ，高级工程师 ，主要进行橡 胶 密 封 材 料 的相 关 研 究 。 电话 ： （ ０ １ ０ ）６ ２ ４ ９ ７ ２ ３ ９ 。
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
硅橡胶在交变载荷下的疲劳寿命 ；因此 ，硅橡胶
材 料 的疲 劳 特性研 究 逐渐 引起 人们 的重 视 。本 文 综 述 了橡胶 的疲 劳破 坏机 理和 近年来 国内在 硅橡
胶 疲 劳特性 方 面的研 究进 展 。
右 田哲言 等人 发现 ， 由于橡 胶 与金 属 、塑料
等材 料不 同 ，在 接受外 来 能量 时可 以集 中应 力松 弛这 种形 式不 断 吸收 ，所 以 ，橡胶 材料 的疲 劳破 坏机 理 与疲 劳条件 有关 。Ｋ ． Ｌ ｅ ｇ ｏ ｒ ｊ ｕ等 人 发现 ，
技 术 进 展
哺 讯 ． １ 竹 料 ， ２ ０ １ ３ ， ２ ７ （ ２ ） ： １ ２ ８ — １ ３ １
Ｓ Ｉ Ｌ Ｉ ＣＯ ＮＥ ＭＡ Ｔ ＥＲＩ ＡＬ
耐 疲劳 硅 橡 胶 的研 究 进展
唐 斌 ， 苏正涛 ，黄艳 华 ，米 志安 ，王景 鹤
（ 中航工业北京航空材料研究 院 ，北 京 １ ０ ０ ０ ９ ５ ）
第 ２期
唐 斌等 ．耐疲劳硅橡胶的研究进展
力 学 因素成 为硅 橡 胶 制 品疲 劳 破 坏 的主 要 因 素 ，
著 ，它可改 善 生胶 与填料 及结 构化 控制 剂之 间 的
其中频率 、温度和静态应力／ 应变是影响硅橡胶 材 料疲 劳破 坏 性 能 的 主要 实 验 因 素 ， 目前 按
有 关橡 胶材 料 的疲 劳破 坏主要 存 在两种 观 点 ，即
力） 因素 Ｊ 。对于硅 橡胶制 品而言 ，其分子 主 链 （ ｓ ｉ 一０ 一ｓ ｉ ）的无机结构使其具有耐高低温、 耐老化 、耐候 、电气绝缘 、生理惰性等一系列优 异性 能 ；但 由于拉 伸 强度 低 ，一般 情 况 下 ，
摘要 ：综述 了橡胶的疲 劳破坏机理和近年 来国 内在 各种硅橡胶疲 劳特性 方面的研 究进展 。
关 键 词 ：硅 橡 胶 ，疲 劳破 坏 ，疲 劳机 理 ，聚 硅 ． ２ １
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ９— ４ ３ ６ ９（ ２ ０ １ ３ ）Ｏ ２— ０ １ ２ ８— ０ ４
１ 橡胶 的疲劳破 坏机理 Ｊ
断裂力 学认 为 ，所谓 疲劳 破坏 是指 疲 劳过程
疲劳破坏依赖 于三个基本因素 ，即化学 （ 组成 、
结晶） 、环境 （ 氧 气 ）和力 学 （ 拉 伸 、 三 轴 应
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。基 于此 ，
航 空航 天等 军 民两用 行业 应用 ，在 宽温 域下 发挥 出色 的性能 稳定 性 。与有 机合 成橡 胶相 比 ，硅橡
胶硫化胶的拉伸强度只有有机合成橡胶 的 ５ ０ ％，
一
般 只在要 求压 力不 高 ，强度 要求 较低 的静 止状 阳能 、生 物工 程等 民用 方面 的广 泛应用 ，部分硅
的疲 劳破 坏 性 能 对 其 制 品使 用 寿 命 的 预 测 具
有重 要 意义 。
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 。很显 然 ，第三 阶段 是橡 胶 材料
疲劳 破坏 的最 重要 阶段 。
要全 面 发挥硅 橡胶 材料 的优 势 ， 必 须评定 出