多重网络对NR硫化胶力学性能及疲劳过程结构和形貌的影响

摘要

本文通过改变炭黑用量以及硫黄用量,利用拉伸撕裂性能测试,橡胶加工分析仪(RPA),热氧老化性能测试,阿克隆磨耗试验以及压缩生热性能测试和动态疲劳试验等手段,研究了NR胶料中的炭黑-炭黑网络,炭黑-大分子网络以及硫化交联网络对NR硫化胶的拉伸撕裂性能,磨耗性能,压缩生热性能,动态力学性能以及动态疲劳性能的影响,同时利用红外光谱分析仪和扫描电子显微镜分析了不同炭黑填充量,不同硫黄用量以及不同疲劳程度下硫化胶的微观结构变化和微观形貌的变化。
　　 结果表明,随着炭黑用量增加,NR混炼胶和硫化胶中的炭黑-炭黑网络和炭黑大分子网络都增多,且硫化胶中的炭黑-炭黑网络和炭黑-大分子网络含量都比混炼胶高很多,同时NR硫化胶的大分子硫化网络略有减少;随着硫黄用量增加,NR混炼胶中炭黑-炭黑网络和炭黑-大分子网络含量不变,而硫化胶中的炭黑-炭黑网络和炭黑-大分子网络均大幅增加,同时NR硫化胶的大分子硫化网络增加。
　　 随着炭黑用量增加,NR混炼胶和硫化胶的损耗因子(损耗模量)应变依赖性增加,硫化胶的300％定伸应力,硬度,压缩温升和压缩永久变形均增加,而其拉伸强度,撕裂强度,阿克隆磨耗性能以及耐屈挠疲劳性能都存在一个最佳值,另外硫化胶的热氧老化率随炭黑用量增加呈现下降趋势;随着硫黄用量增加,NR混炼胶和硫化胶的损耗因子(损耗模量)应变依赖性减小,硫化胶的300%定伸应力,硬度,阿克隆磨耗性能,热氧老化率以及耐屈挠疲劳性能均增加,压缩永久变形和压缩温升下降,拉伸强度和屈挠裂纹增长速度均存在最佳值。
　　 随疲劳程度增加,低炭黑填充硫化胶中硫化交联单键和双键结构含量下降,顺1,4-聚异戊二烯的双键结构含量基本不变,羰基含量在疲劳后期大幅上升;高炭黑填充硫化胶其硫化交联单键和顺1,4-聚异戊二烯双键含量增加,羰基含量基本不变;低硫黄用量硫化胶中的硫化交联单键存在最大值,顺1,4-聚异戊二烯双键结构,单硫键以及双键含量下降,共轭二烯和共轭三烯结构以及羰基含量明显上升,端烯基含量基本不变;高硫黄用量硫化胶的单硫键,双键含量基本下降,共轭二烯和三烯,羰基含量存在最大值。