溶聚丁苯橡胶耐屈挠疲劳性能的研究

摘要

本文以丁苯橡胶基本配方为基础，选择微观结构不同的六种溶聚丁苯橡胶SSBR-T2003、T2530、T2000R、T1534、C2557A和C2564A为研究对象，分别考察了微观结构、炭黑和白炭黑用量及加工助剂对热空气老化前后溶聚丁苯橡胶耐屈挠疲劳性能的影响，探讨了耐屈挠疲劳性能与静态力学性能和动态力学性能的相关性。
　　 研究结果表明：溶聚丁苯橡胶的微观结构对耐屈挠疲劳性能具有很大影响。对于T2003、T2000R、T1534、T2530、C2557A和C2564A六种溶聚丁苯橡胶来说，充油量越大，硫化胶耐屈挠龟裂性能越好；1，2结构单元含量较高，其耐屈挠龟裂性能明显提高。炭黑和白炭黑用量对硫化胶耐屈挠疲劳性能的影响也很显著。随着炭黑、白炭黑用量的增加，硫化胶耐屈挠疲劳性能呈先增大后减小的趋势。炭黑用量为30份、白炭黑用量为15份时硫化胶的耐屈挠龟裂性能最佳。通过SEM观察炭黑、白炭黑填充的硫化胶的屈挠裂口断面，其断面形态可以分为三种：柔性断裂，软而弱；韧性断裂，韧而强；刚性断裂，硬而脆。加工助剂的加入能有效改善炭黑、白炭黑填充硫化胶的耐屈挠疲劳性能，其中加入TT100的硫化胶的耐屈挠疲劳性能最佳。
　　 热空气老化对溶聚丁苯橡胶的耐屈挠疲劳性能也有影响。热空气老化过程中，炭黑填充C2557A和C2564A硫化胶的储能模量（G’）随着老化时间的延长而逐渐增大，而T2003、T2000R、T1534和T2530的G’随着老化时间的延长逐渐减小。对于六种SSBR来说，热空气老化后其耐屈挠疲劳性能都变差，其中C2557A和C2564A的性能变化较小。对于炭黑和白炭黑填充的硫化胶和添加加工助剂的硫化胶来说，热空气老化导致其耐屈挠疲劳性能也变差。
　　 本文对被测试样的静态和动态力学性能与耐屈挠疲劳性能的相关性进行了初步探讨，结果表明：无论是否经受热空气老化，不同微观结构的SSBR耐屈挠龟裂性能随着拉伸强度与硬度三次方的比值（T/H3值）、拉伸强度与（75％左右应变下）损耗因子的比值（T/D值）的增大而增大；不同用量炭黑填充的SSBR-C2564A硫化胶的耐屈挠龟裂性能也随着T/H3值、T/D值的增加而增大。T/H3值或T/D值与出现一级裂口的屈挠次数的对数呈线性关系，当T/H3值或T/D值相差较大时，可以通过T/H3值和T/D值定性和相对定量的预测SSBR的屈挠疲劳寿命。