不同硫磺硫化体系下橡胶疲劳性能研究

山东京博橡胶

一、概述：

硫磺硫化体系一般可以根据硫化体系中促进剂与硫磺的配比细分为三种体系：
' M3 m$ ?' S* Q0 Q+ Q' X# N（1）传统硫化体系（CV）：
. @* o' q8 Y+ h4 w. O3 y传统硫化体系：也称普通硫化体系。是指目前生产中常采用的常硫量硫化体系。此体系中采用高硫低促的配比，一般硫磺用量在2.0～3.0份。
$ r8 ~" r3 C! ]9 t' q. v（2）有效硫化体系（EV）：
有效硫化体系有两种，一种是低用量的硫黄（0.3～0.5份）配合高用量的促进剂（3.0～5.0份）；另一种是不用硫黄而采用高用量的高效硫载体作为硫化剂，例如二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）3～3.5份，为增加体系活性，也可与其他促进剂配合使用。
（3）半有效硫化体系（SEV）：
半有效硫化体系是指硫黄和促进剂用量介于传统和有效硫化体系之间或用硫黄给予体部分取代传统硫化体系中的硫黄而构成的硫化体系。其组成特点是硫黄用量为0.8～1.5份，促进剂用量（包括硫黄给予体在内）为1～1.5份以上。
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二、实验验证：

针对以上三种硫化体系，以硫磺为变量使用SBR对三者的疲劳性能进行探究，下面是不同硫磺份数的SBR硫化胶力学性能：

项目	1.4S	2.1S	2.8S
拉伸强度/MPa	4.2	3.8	3.1
100%定伸/MPa	0.9	1.1	1.4
300%定伸/MPa	2.1	2.7	/
拉断伸长率/%	476	375	227
拉伸永久变形/%	4.0	6.7	5.3
撕裂强度/kN·m-1	16.5	18.2	14.5
邵A硬度	50	52	55

表中能够看出，随着硫磺含量的增加，胶料的拉伸强度，撕裂强度均有所下降，但定伸应力提高。这可能是由于交联网络越完善，在承担应力时容易出现应力集中，材料脆性增大。导致在拉伸过程中材料易被破坏，强度下降，定伸应力增大。

形变量（%）	1.4S	2.1S	2.8S
225	29273	32841	18167
250	23017	13398	12389
275	14003	8827	3269
300	10663	8170	2632
325	4868	6523	1488

对不同硫磺份数的SBR复合材料进行疲劳寿命测试，从表中大致可以看出，随硫磺使用量的增加，橡胶的疲劳寿命会有所下降。这主要是疲劳测试时形变量较大，硫磺份数高的交联网络完善，容易产生应力集中，出现裂纹，导致试样被破坏。

交联密度/(10-5mol/cm3)	1.4S	2.1S	2.8S
未疲劳	2.88	5.19	5.28
疲劳5千次	2.85	5.26	5.52
疲劳2万次	2.66	5.66	5.25
疲劳5万次	2.64	5.57	5.04

将硫磺含量不同的丁苯胶试样，在100%应变下分别进行5千、2万和5万次单轴拉伸疲劳后进行交联密度测试，由图表可以看出，硫磺含量加大后，胶料的交联密度会大幅提升。含有2.1份和2.8份硫磺的胶料在疲劳后，交联密度会先有所上升后再下降。这可能是由于在较小的应变下，在交联键被破坏后，交联键发生重组，形成新的交联键，使交联密度保持在较高的水平。

                               
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如图是不同硫磺份数丁苯橡胶在未疲劳和疲劳5万次后的应力-应变关系图。从图中可以看出，硫磺份数少的试样在疲劳后拉伸强度下降，扯断伸长率减小。这是由于疲劳过程中，胶料间相互作用力减小，交联网络受力破坏产生了微裂纹，在拉伸状态下更容易被破坏。但是随硫磺份数的增加，疲劳后试样反而比疲劳前强度还要高，这可能就是交联键重排的结果，与交联密度测试结果是一致的。

三、总结：

在疲劳性能方面，从S-N曲线可以看出，大形变下，过量的硫磺的非但不能延长丁苯胶的疲劳寿命，反而会对橡胶疲劳寿命产生消极影响。但通过测试试样疲劳前后的交联密度，发现在小形变下，过量的硫磺可能会使得交联键发生重排，防止硫化胶交联网络被破坏。并且通过测试小形变下疲劳后试样的拉伸性能，发现疲劳后试样拉伸强度增大，在宏观上，体现了交联键的重排。

心雨

太好了     

Q313150330

结果也没有表明，哪种硫化体系疲劳最好啊

精武

楼主好研究

DONG650324

楼主好人啊，学习了！

dingke

谢谢分享

清风细雨

谢谢分享好文章

曹工

资料不错，谢谢分享！！

dolphin

资料不错，谢谢分享！！

hgx229141

谢谢楼主，学习了！！