一、疲劳性能
在橡胶制品中,多少都存在潜在的缺陷部位,这是由于制品在受到反复变形时,产生应力集中,引起结构和弹性的变化。因这种变化而产生的微小龟裂,再次受到反复变形时会加速增长,直至破坏。
Liu Lan 等人 [14] 利用蒙脱土的层状结构,制得 NBR 橡胶层状硅酸盐纳米复合材料,发现不仅可以显著提高材料的定伸应力、拉伸强度、撕裂强度等性能,而且可以显著降低高结构炭黑的用量,改进交联网络的结构,从而使材料的疲劳生热显著降低,延缓疲劳破坏过程。
二、抗蠕变性能
蠕变是指在一定的温度和恒定外力作用下,材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象,是一种随时间呈非线性变化的力学松弛过程。当橡胶减振器蠕变过大时,会引起橡胶减振器位置偏斜、干扰、挡块间距减小、非线性弹簧特性不当变化等情况。
橡胶的蠕变性能反应了材料的尺寸稳定性和长期的负载能力,有重要的实用性。橡胶蠕变除受负荷(或应力、变形)大小外,还受温度影响,温度远低于 Tg 时,蠕变很小,且很慢,短时间内只看到蠕变的起始部分,温度远高于 Tg时,蠕变很快,只能看到曲线右边向上升起的部分。由于蠕变过程中实验要持续很长时间,因此还必须注意蠕变(及其回复)过程中试样的结构是否发生了变化。
橡胶减振器的最大使用力应该考虑能够避免过度蠕变,设计时可从以下两个方面考虑 [15] 。
三、耐热性能
为保证制品的耐久性,在减振橡胶的配合设计上,必 须考虑的一点是随时间老化的性能保持性,将橡胶的耐热温度从目前的 l00℃提高到150℃,将 来还要用超耐温(300℃以上)和可变弹性常数橡胶制备减震制品 [1,11] 。减 振橡胶随时间老化的原因来自于多方面,但主要的还是热氧、动态疲劳、臭氧等老化现象。其中,热的影响在减振橡胶使用环境变化中是主要的因素之一。
改善天然橡胶类材料的耐热性,常采用以下方法:
(1) 交联形态的最佳化 [1] :对交联形态最佳化的减振橡胶来讲,出 于物性和加工性能两方面的原因,多数场合是采用硫黄进行交联的。为了提高硫黄交联体系的耐热性,有 必要选择可获得单硫化物体系交联形态的硫化体系。但 由于单硫化物体系的交联形态会使减振橡胶的耐疲劳性交差,所以如何兼备耐热性和耐疲劳性,这在改善天然橡胶类材料的耐热性上是十分重要的,配方上大多采用半有效硫化体系。
(2) 防老剂的选择 [1] :由于减振橡胶是在动态下使用的,它的老化(氧老化、臭氧老化、和疲劳老化)远比静态时严重得多,各老化因素不仅单独作用,还 以各种各样的耦合形式对橡胶施加作用,如机械方面的影响因素(载荷、振动条件等)常常有大气中的氧、臭 氧和光等参与作用,还有热(温度)也参与作用,从 而将导致橡胶的发粘(切断交联)硬化(交联的进行)或者龟裂及裂纹等现象发生,所 以防老剂的使用及其配合十分重要。
(3) 共混胶的应用等。以改善臭氧性为目的在天然橡胶中混合30%左右的EPDM 是常见的方法,但在改善减振橡胶的耐热性时,主要用的以SBR、EPDM 为主的 IIR 等。Nishiue Takeshi 等人 [12] 使用天然橡胶、含有不饱和键的顺丁橡胶、以及碳原子数大于4 的含有-OH 基团有机酸的金属盐,和 一些其他的添加剂制成的减振器具有较好的耐久性和压缩永久变形性能,在 70℃压缩22 小时和在 40℃压缩 148 小时的压缩永久变形分别是 17.0 和 11.7%。O kada Osamu [13] 采用 EPDM橡胶和 EAM 橡胶共混制得减振橡胶材料,发现材料具有很好的耐热性和耐油性。
(1)注 意选择生胶的品种和硫化体系 [16,1 7] 。一般来说,天然橡胶、顺丁橡胶蠕变较小,丁苯橡胶、丁基橡胶较大。从配方方面,宜选用硬质炭黑和硫黄硫化体系。
(2)从使用条件方面考虑,温度的影响最大,所以严格控制温度是十分必要的。