橡胶黏弹性能

橡胶的黏弹性能

橡胶在加工过程中通常是从固体变为半固体，再从半固体变固体（硫化），所以加工过程中橡胶于不同条件下会分别表现出固体和半固体的性质，即表现出弹性和粘性。但是由于橡胶大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，橡胶的形变不可能是纯弹性和纯粘性的，橡胶对应力的响应兼有弹性固体和粘性流体的双重特性称粘弹性。粘弹性定义在材料中黏性和弹性的结合，材料不仅具有弹性，而且具有摩擦。当应力被移除后，一部分功被用于摩擦效应而被转化成热能，这一过程可用应力应变曲线表示。黏性和弹性的贡献取决于时间、温度、应力和应变率。蠕变、应力松弛和永久变形是橡胶粘弹性行为的重要表现。

蠕变

橡胶在一定的温度和外力(拉力、压力或扭力)下,会产生随时问而增加的形变,这种现象被称为蠕变。蠕变是在恒定外力下橡胶变形的增加；可以在拉伸、压缩或剪切中测定。由于橡胶的粘弹性而引起的蠕变与时间的对数成正比，它被成为一级蠕变，在短时间内它起主要作用。在起源上，二级蠕变可能是物理或化学致使。

应力松弛

应力松弛是橡胶在恒定变形时，其应力随着时间而降低。ASTM-D1390一般是在样品压缩25%时测定应力松弛。应力松弛的测定对了解用于密封（如垫圈）的橡胶的性能是有用的。在高温和长时间时，化学松弛占主导地位，它通常与时间呈线性关系。不太主要的物理松弛大致与对数时间成线性关系。

影响橡胶蠕变和应力松弛的因素：由于分子链间有化学键接，构成交联网络，应力松弛只能松弛到与网络变形相应的平衡应力值；蠕变时不存在分子链的相对移动，即不存在粘性流动；形变恢复时也没有永久变形。例如交联（硫化）橡胶与未交联橡胶相比，前者受力时形变程度小，形变速度较慢，不存在塑性变形和流动。

应力松弛的测定可以促进产品的新材料或改性材料的开发，橡胶定时带、橡皮筋、橡胶

减震套、发动机支座、桥梁和建筑减隔震支座和密封圈是这些产品的代表。

压缩永久变形

硫化橡胶压缩永久变形的大小，涉及到硫化橡胶的弹性与恢复，有时候人们往往以为橡胶的弹性好，其恢复就快，永久变形就小，这种理解是不够的，永久变形的大小主要是受橡胶恢复能力所支配，影响恢复能力的因素有分子之间的作用力（粘性）、网络结构的变化或破坏、分子间的位移等。当橡胶的变形是由于分子链的伸张引起的，它的恢复（或者永久变形的大小）主要由橡胶的弹性所决定，如果橡胶的变形还伴有网络的破坏和分子链的相对流动，这部分可以说是不可恢复的，它是与弹性无关的，所以，凡是影响橡胶弹性与恢复的因素，都是影响硫化橡胶压缩永久变形的因素。

橡胶在长时间的压缩下会发生压缩永久变形。永久变形的程度依赖于许多变量。ASTM 395-98描述了在特定温度和时间，在恒定外力（方法A）或恒定屈挠（方法B）下的测试方法。试样的残留变形在样品离开试验机30min后测定。在恒定屈挠下测定压缩永久变形的方法B更为普遍，部分原因是它需要设备比方法A更简单。

普遍的错误观念是压缩永久变形越低，则橡胶更好。有一个趋势是在制定技术说明时只允许非常小的永久变形。通过橡胶的过硫有可能获得十分低的压缩永久变形值。但是，橡胶的过硫反过来影响其他的物理性能，如强度，屈挠和耐老化性能。因此，低压缩永久变形不是好的橡胶材料所必须的。橡胶技术人员的困难任务是平衡这些不同的性能，以获得更佳的性能综合。

尽管压缩永久变形实验通常在高温下进行以缩短实验时间，但有时也在非常低的温度下进行，以研究结晶橡胶如NR的结晶行为。提高实验温度也用于研究橡胶的老化行为。