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橡膠制品的撕裂強度檢測方法及影響因素
閱讀：2971 發布時間：2021-11-12
一、撕裂強度定義
橡膠的撕裂是由于材料中的裂紋或裂口受力時迅速擴大開裂而導致破壞的現象,這是衡量橡膠制品抵抗破壞能力的特性指標之一。橡膠的撕裂一般是沿著分子鏈數目最小即阻力最小的途徑發展,而裂口的發展方向是選擇內部結構較弱的路線進行,通過結構中的某些弱點間隙形成不規則的撕裂路線,從而促進了撕裂破壞。
二、撕裂強度的測定方法
橡膠撕裂強度的測試是通過撕裂試驗進行測定，撕裂試驗的試樣有褲形、德耳夫特形、新月形和直角形。試樣的制備和拉伸試樣相似，主要注意以下幾點。
?。?）裁取試樣時，裁刀撕裂角等分線的方向（撕裂方向）與壓延方向一致。
（2）試樣個數不少于5個。
?。?）用精度0.01mm厚度計測量試樣試驗區內不少于3個點的厚度，取中值作為試樣厚。厚度值不得偏離所取數值的2%，對多組試樣進行比較時，則每一組的試樣平均厚度必須在各組試樣平均厚度的7.5%范圍內。
測試撕裂強度步驟如下：
?。?）檢查設備儀器、準備設備儀器、相關工具、清理環境；
（2）開機，進行相關參數設置（如速度、方式等）；
?。?）將試樣夾于上下夾持器中一定深度且使其在平行的位置上充分均勻的夾緊。當進行直角形或新月形試樣試驗時，將似樣延軸向對準拉伸方向分別夾入上下夾持器一定深度，以保證在平行位置上充分均勻的夾緊；
?。?）將試樣置于拉力試驗機的夾持上后，調整好拉力機（如用計算機拉力機，開始軟件選擇試驗方法，設置參數輸入尺寸等），開動試驗機，按規定的速度對試樣進行拉伸，直至試樣撕裂，記錄其最大值。
撕裂強度計算：T（SZ）=F/d;式中“F”為試樣撕裂時的作用力（應按GB/T12833中的規定計算力值，取中位數，單位：N），“d”為試樣的厚度（mm或cm),T為撕裂強度（N/MM或N/cm）。
每個試驗樣品至少要5個試樣，試驗結果以每個方向試樣的中值和最大、最小值表示，數據精確到整位數。每個試樣的單個數值與平均值不得大于15%，經取舍后試樣數量不得少于3個。
三、影響撕裂強度的因素
1.撕裂強度與橡膠分子結構的關系
隨分子量增加,分子間的作用力增大,相當于分子間形成了物理交聯點,因而撕裂強度增大;但當分子量增高到一定程度時,其強度不再增大,逐漸趨于平衡。結晶性橡膠在常溫下的撕裂強度比非結晶性橡膠高,如表8-20所示。
各種橡膠的撕裂強度
由表8-20可見,常溫下天然橡膠和氯丁橡膠的撕裂強度較高,這是由于結晶型橡膠撕裂時產生誘導結晶后、使應變能力大為提高。但是高溫下,除天然橡膠外,撕裂強度均明顯降低。填充炭黑后的硫化膠撕裂強度均有明顯的提高,特別是丁基橡膠的炭黑填充膠料,由于內耗較大,分子內摩擦較大,將機械能轉化為熱能,導致撕裂強度較高。
2.撕裂強度與硫化體系的關系
撕裂強度隨交聯密度增大而增大,但達到最大值后,交聯密度再增加,則撕裂強度下降,交聯密度比拉伸強度達到最佳值時要低多硫鍵具有較高的撕裂強度,故在選用硫化體系時,要盡量使用傳統的硫黃-促進劑硫化體系。硫黃用量以2.0~3.0質量份為宜,促進劑選用中等活性、平坦性較好的品種,如DM、CZ等。在天然橡膠中,如用有效硫化體系代替普通硫化體系時,撕裂強度明顯降低,但過硫對其影響不大。而用普通硫化體系時,過硫則對撕裂強度有顯著的不良影響,撕裂強度會顯著降低。
3.撕裂強度與填充體系的關系
隨炭黑粒徑減小,撕裂強度增加。在粒徑相同的情況下,能賦予高伸長率的炭黑,也即結構度較低的炭黑對撕裂強度的提高有利。在天然橡膠中增加高耐磨炭黑的用量,可使撕裂強度增大。在丁苯橡膠中增加高耐磨炭黑時,出現最大值,然后逐漸下降。一般合成橡膠使用炭黑補強時,都可明顯提高撕裂強度。一般來說,撕裂強度達到最佳值時所需的炭黑用量,比拉伸強度達到最佳值所需的炭黑用量高。使用各向同性的補強填充劑,如炭黑、白炭、白艷華、立德粉和氧化鋅等,可獲得較高的撕裂強度;而使用各向異性的填料,如陶土、碳酸鎂等則不能得到高撕裂強度。
4.軟化體系對撕裂強度的影響
通常加軟化劑會使硫化膠的撕裂強度降低,尤其是石蠟油對丁苯橡膠硫化膠的撕裂強度極為不利。而勞烴油則可保證丁苯橡膠硫化膠具有較高的撕裂強度。隨芳烴油用量增加其撕裂強度的變化。
用普通硫化體系硫化的SBR-1500
硫化膠的撕裂強度芳烴油用量的關系
大多數丁腈橡膠、氯丁橡膠硫化膠中都含有增塑劑。增塑劑的加入同樣會使撕裂強度降低,例如在氯丁膠料中加入10質量份、20質量份、30質量份的癸二酸二丁酯,會使硫化膠的撕裂強度分別降低32%、45%和5%。采用石油系軟化劑作為丁腈橡膠和氯丁橡膠的軟化劑時,應使用芳烴含量高于50%~60%的高芳烴油,而不能使用石蠟環烷烴油。