硫化橡胶的压缩永久变形性能
硫化橡胶压缩永久变形的影响因素
硫化橡胶压缩永久变形的影响因素摘要：随着社会经济快速发展，压缩永久变形是指橡胶材料及制品在长时间压缩状态下产生的永久性变形，是衡量密封材料及制品使用性能最直观的重要参数，也是评价其贮存老化性能的考核指标。
橡胶压缩永久变形与贮存时间的变化曲线既反映了橡胶材料及制品的贮存老化程度，又可预测出橡胶密封制品的贮存寿命。
但通常使用的橡胶压缩永久变形标准试样一般为厚度10mm及12.5mm的圆柱形试样，其压缩永久变形性能变化相对于密封圈等小型密封制品而言变化较慢，并不能真实反映橡胶制品的实际压缩永久变形性能及贮存寿命，因此，评价橡胶制品压缩永久变形性能需充分考虑制品的具体规格、装配空间、使用环境等因素的影响。
关键词：硫化；橡胶；压缩；永久变形；影响因素引言橡胶和金属的粘接在很多领域都有所涉及，但是橡胶和金属之间较大的极性差异导致二者的高强度粘接成为了一个难题。
进行表面改性以改善橡胶的表面性质是解决这一难题的有效手段，因此研究橡胶表面改性并改善其粘接性能具有重要意义。
紫外光表面接枝（UV-SG）的接枝链仅分布在表面浅的区域，因此可以达到表面改性而不对材料本体造成破坏的目的。
1橡胶材料本构模型研究1.1橡胶材料超弹性本构模型在较小的外力下，橡胶材料可以产生较大的变形，在卸载外力后，又可以恢复到原来的状态，这是橡胶材料的超弹性特性。
在工程应用中，超弹性本构模型一般用于表征橡胶材料的非线性弹性特性。
目前，在有限元软件中已经嵌入了各种形式的超弹性本构模型，但是由于不同的超弹性本构模型具有各自的特点，因此，在实际应用中，必须针对不同超弹性本构模型的特点选择最适合的本构模型。
一般采用应变势函数对应变不变量的导数来表示超弹性材料的应力-应变关系。
目前，超弹性本构模型的研究逐步完善，主要分为两类研究方法，一种为统计热力学方法，另一种为唯象理论方法。
对于不同种类、不同硬度的橡胶，其应力应变关系相差较大，需要基于材料的力学试验来研究橡胶超弹性本构模型。
橡胶硫化对橡胶制品性能的影响
橡胶硫化对橡胶制品性能的影响高材061 10062120 周菊燕 指导老师:唐颂超 摘要: 硫化是橡胶制品制造工艺的一个必要过程，也是橡胶加工所特有的工序。
橡胶通过硫化获得了必要的物理机械性能和化学性能。
硫化剂是能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性剂强度增加的物质。
并研究了金属氧化物(MgO ／ZnO)、过氧化物(2，5一二甲基一2，5二叔丁基过氧化己烷，简称双一25)、硫磺、三聚硫氰酸(TCY)4种硫化体系对氯丁橡胶硫化特性、物理机械性能、耐热老化性能和压缩永久变形性能的影响。
结果表明，所选4种硫化体系都能较好地硫化氯丁橡胶。
关键词：硫化、硫化特性、硫化体系、氯丁橡胶1、序言硫化是橡胶制品生产过程中最重要的工艺过程，在这工艺过程中，橡胶经历了一系列的物理和化学变化，其物理机械性能和化学性能得到了改善，使橡胶材料成为有一定使用价值的材料，因此硫化对橡胶及其制品的应用有十分重要的意义。
硫化是在一定温度、压力和时间条件下橡胶大分子链发生化学交联反应的过程。
硫化过程给橡胶弹性体的性质以决定性影响。
特别是定伸强度、硬度、弹性、抗溶胀性能在硫化过程中有相当大的变化。
这一变化的大小与加入橡胶中产生硫化作用的硫化助剂的选择和硫化条件有关，其它性质如抗张强度、气密性、低温屈挠以及电绝缘性能，在硫化程度变化时变化比较小。
2、橡胶在硫化过程中的结构与性能的变化在硫化前，橡胶分子是呈卷曲状的线形结构，其分子链具有运动的独立性，大分子之间是以范德华力相互作用的，当受外力作用时，大分子链段易发生位移，在性能上表现出较大的变形，可塑性大，强度不大，具有可溶性。
硫化后，橡胶大分子被交联成网状结构，大分子链之间有主价键力的作用，使大分子链的相对运动受到一定的限制，在外力作用下，不易发生较大的位移，变形减小，强度增大，失去可溶性，只能有限溶胀。
橡胶在硫化过程中，其分子结构是连续变化的，如交联密度在一定的硫化时间内是逐渐增加的。
EPDM硫化胶的压缩永久变形试验
EPDM硫化胶的压缩永久变形试验朱瑞;王东生【摘要】对采用不同硫化体系的EPDM硫化胶进行了压缩永久变形试验,挑选出压缩永久变形较小的EPDM硫化胶配方.并以此为基础,开发了物理性能、耐热性和压缩永久变形性能均符合设计要求的实用配方.【期刊名称】《世界橡胶工业》【年(卷),期】2012(039)012【总页数】3页(P39-41)【关键词】EPDM硫化橡胶;硫化体系;压缩永久变形试验;配方【作者】朱瑞;王东生【作者单位】天津市橡胶工业研究所,天津300384;天津市橡胶工业研究所,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TQ333.40 前言密封圈、密封垫等橡胶密封制品在各种机械装备中起着密封作用，这就要求胶料必须具有良好的弹性和低的永久变形。
作为静态密封制品，胶料尤其要具有优良的压缩永久变形性能，即压缩永久变形值要小。
橡胶的压缩永久变形与所选胶种、硫化体系、填料以及软化剂等多种因素有关。
本文在胶种、填料、软化剂、活性剂相同的条件下，研究了不同硫化体系对ЕРDМ硫化胶压缩永久变形性能的影响。
同时，也确定了综合性能优良的耐热密封胶料实用配方。
1 实验1.1 主要原材料及硫化胶试样制备胶种选用国产ЕРDМ3026，填料为炉法炭黑，软化剂为古马隆和沥青，活化剂为氧化锌和硬脂酸。
硫化采用硫磺+高促进剂、低硫磺+过氧化物及过氧化物三种硫化体系。
配方总量：200～217份；硫化条件：150 ℃×45 min，150 ℃×60 min。
1.2 性能测试按照GВ/Т 7759-1996测定硫化胶的压缩永久变形性，采用В型试样，试样直径13.0 mm±0.5 mm，试样高度6.3 mm±0.3 mm，试验条件有两种：（1）试验温度为室温，试验时间为22 h，压缩率为25%；（2）试验温度为120 ℃，试验时间为22 h、24 h，压缩率为25%。
按照GВ/Т 531.1-2008测定硫化橡胶的邵氏硬度，按照GВ/Т 528-2009进行硫化橡胶的拉伸性能测定，按照GВ/Т 3512-2001进行硫化橡胶的热空气老化试验，试验条件为120 ℃×24 h。
ASTMD395-2003压缩永久变形中文版
ASTMD395-2003压缩永久变形中文版编号：D 395-03橡胶性能的标准试验方法----------压缩永久变形1此项标准在固定编号B 117下发布，紧随编号的数字表示标准采纳的年度，如果是修正，数字表示最后一次修正的年度。
在括号内的数字表示最后一次重申批准的年度。
上标表示自最后一次修正或重申批准以来的编辑改动。
此项标准已被批准供美国国防部下属机构使用。
1范围1.1本测试方法测试应用中会在气体或液体媒介中承受压力的橡胶。
本测试方法特别适用于在机械固定器件，减震器，封条中使用的橡胶。
本测试方法包含以下两种方法：1.2测试方法可以选择，但是应考虑用于与测试结果关联的实际情况下使用的橡胶的性质。
除非在具体的规范中有其他规定，应使用测试方法B。
测试方法B不适用于硬度大于90IRHD的硫化橡胶。
以国际单位（SI）为单位的数值应被认为是标准。
在括号内的数值起参照作用。
此项标准不包括与其应用有关的所有的安全隐患。
此项标准的使用者有责任在使用前建立合适的安全健康规范以及决定法规限制是否适用2 参考文件ASTM标准2：D1349 橡胶规范---测试的标准温度D 3182D 3183D 3767D 4483E 145---------------------------------------1此测试方法属于ASTM D 11橡胶委员会的工作范围，是其下属物理测试子委员会的直接责任。
目前的版本在批准，出版。
原始的版本在1934年批准。
上一个版本在2003年批准，编号为D395-03.2如需参照ASTM 标准，访问ASTM网站，. 如需要《ASTM标准年鉴》的内容信息，浏览ASTM网站的标准索引页。
3 测试方法概要用挠力或规定的力压缩试样，并在规定的温度下保持规定的时间。
在试样在合适的装置内，在规定的条件下经过特定时间的压缩变形后，取出试样，等待30分钟，测量试样的残留变形。
在测量残留变形后，根据Eq1和Eq2计算压缩永久变形。
硫化橡胶的压缩永久变形性能
•具有优异的耐热、耐油、耐磨和高强度等特点。
•助交联剂应用于过氧化物配合中，提高共交联性，显 著改善压缩永久变形。
•助交联剂分为两大类 •分子中不含烯丙基氢
•三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA） •N, N’—间苯基双马来酰亚胺（HVA－2）
•油封
•橡胶密封制 品和减震制品
•橡胶O形圈
•汽车的发展
•橡胶异 形密封
件
•安全、高 速、舒适
•环保、 节能
•密封性能和减震性能优 异
•典型例子： •纺织印染行业 •橡胶密封制品
•要求
•耐水性 •耐气透性
•橡胶密封性能 和 •减震性能优劣
•关系密 切
•压缩永久变 形性能优劣
•压缩永久变形小，橡胶密封性能好， 减震性能好。
压缩
永久 变形
78
76 71 58 35 38 33 28 12 16
(％)
•丙烯腈含量 为20～30％ 时，丁腈橡胶 的压缩永久变 形较低。
•温度较高， 压缩永久变形 较大。
•图1 丁腈橡胶的丙烯腈含量对压缩永久变形的影响
•注： 压缩永久变形条件为100℃×48h，或130℃×48h
2.1.1.2 橡胶共混
•主要是 •橡胶配方因素 •和 •加工工艺因素
•橡胶配方
•生胶品种 •配合剂品种和用量
•交联密度
•压缩永久变形
•加工工艺
•配合剂的分散状况
•压缩永久变形
•高温压缩 时
•交联键键能大小
•压缩永久变形
2.1 配方因素
•配方因素包括
•1.生 胶 •2.硫化体系 •3.填充补强体系 •4.软化体系 •5.防 老 剂 •6.其他加工助剂
压缩永久变形测试操作规范
压缩永久变形测试操作规范
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1.目的：规范橡胶压缩永久变形测试方法，保证硫化橡胶永久压缩变形测试的准确性。 2.范围：适用于硫化橡胶压缩永久变形的测定。 3.使用仪器：橡胶压缩永久变形仪装置。 4.测试方法: 4.1 试样准备： 4.1.1 在测试前将试样放置在温度为25 ±2℃的环境中至少1小时。 4.1.2 试验前检查试样，如果试样表面有杂物，须用纱布沾酒精擦净。 4.1.3 测量试样的原始厚度并记录，取精度为0.01mm，同种材质试样至少2个以上。 4.1.4 根据试样厚度和压缩量要求计算垫片厚度，通常压缩量为25%。 4.2 试验前准备： 4.2.1 将试样放入压力装置的压力片间，试样两边和中间都应有垫片，垫片与试样间应有足 够的距离。 4.2.2 试样、垫片和压力片放好之后，锁紧固定螺丝，使压力片和垫片接触。 4.2.3 当放入压缩永久变形仪装置时，试样的温度应为室温。在组装完成后1小时内将装置放 入已设置好的恒温烘箱。 4.2.4 根据客户或工程部指定要求选择温度和时长，常用的测试条件为NBR材质：100℃*22h， 硅胶材质：175℃*22h，其他材质：70℃*22h，在对比测试中应使用相同的温度和加 热时间。 4.2.5 测试结束后，从烘箱中取出装置，马上取出试样在室温下冷却30分钟后，测试最终厚度。 4.2.6 B042客户的测试要求从烘箱取出装置后，需在室温下冷却120分钟，再取出试样在室温下 冷却30分钟后，测试最终厚度。 4.3 实验结果计算： 试样原厚度-试验后试样厚度 试样厚度-垫片厚度 4.4 求出几个试样的平均值，将结果记入<压缩歪测试报告>中。 4.5 保持试验装置干净，定时上防锈油。
硫化橡胶的压缩永久变形性能
硫化橡胶的压缩永久变形性能引言硫化橡胶作为一种重要的弹性材料，广泛应用于汽车、建筑和电子等领域。
与其他弹性材料相比，硫化橡胶具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和耐老化性，在各个领域中扮演着重要角色。
压缩永久变形是硫化橡胶材料的一个重要性能指标，本文将详细阐述硫化橡胶的压缩永久变形性能。
背景压缩永久变形是指材料在受到压缩后，在压力解除后不能完全恢复到原始状态而产生的塑性变形。
硫化橡胶的压缩永久变形性能是评估其使用寿命和可靠性的重要指标之一。
使用硫化橡胶制造的密封件、减震器等零部件在实际应用中需要经受长时间的压缩作用，如果硫化橡胶的压缩永久变形性能不好，很容易导致零部件失效，影响设备的正常运行和使用寿命。
影响因素硫化橡胶的压缩永久变形性能受多种因素的影响，下面列举了一些主要因素：1.材料硬度：硬度较高的硫化橡胶在受到相同的压缩力后，其压缩永久变形量往往较小。
2.环境温度：环境温度升高，硫化橡胶的压缩永久变形量通常会增加。
3.压缩速率：较高的压缩速率可能会增加硫化橡胶的压缩永久变形量。
4.压缩程度：较大的压缩程度往往会导致较大的压缩永久变形量。
实验方法为了评估硫化橡胶的压缩永久变形性能，常常采用以下实验方法：1.压缩永久变形实验：使用一定的压缩力将硫化橡胶样品压缩一定时间，然后解除压力，测量样品的恢复程度，计算压缩永久变形率。
2.热氧老化实验：将硫化橡胶样品置于高温和氧气环境中进行老化处理，然后进行压缩永久变形实验，观察变形率的变化。
实验结果及分析根据实验数据统计，我们得到了以下结果：•硫化橡胶材料A在25℃下的压缩永久变形率为10%，而材料B的压缩永久变形率为15%。
•硫化橡胶材料A经过热氧老化处理后，其压缩永久变形率上升到12%。
根据实验结果分析，硫化橡胶材料的硬度、环境温度和压缩速率等因素对压缩永久变形性能有一定影响。
此外，热氧老化处理也会导致硫化橡胶材料的压缩永久变形性能变差。
应用前景硫化橡胶广泛应用于各个领域，压缩永久变形性能的优化对于提高设备的正常运行和使用寿命具有重要意义。
压缩永久变形试验标准分析解读
作者简介：尤黎明（1993-），男，从事胶筒模具设计与胶筒制造工艺方面工作。
收稿日期：2023-02-02硫化橡胶因其拥有独特的高弹性能，被广泛应用于各种行业，其中密封行业占据重要比重，作为密封产品使用时，要求其拥有优异的密封性能，优异的密封性能来自于橡胶自身优异的高弹性，而随着压缩时间延长，橡胶材料内部会发生物理变化及化学变化，橡胶内应力逐渐松弛，弹性变差，当外力撤销后，橡胶无法靠自身应力恢复到原来状态，从而导致无法恢复形变。
随着使用时间的延长，当橡胶内应力降低到一定程度时，可恢复形变量较少，对于密封产品而言，产品对密封边缘的应力降低，密封性能下降，从而产生泄露现象，失去使用价值，导致安全事故。
因此密封产品压缩永久变形的大小是反应产品密封性能优劣的重要指标之一，压缩永久变形的密封性检测对密封产品设计、密封产品寿命预测有着重要意义。
橡胶密封产品压缩永久变形测试结果与众多因素有关，产品配方设计、加工工艺、测试温度、测试时间、试样尺寸等因素对压缩永久变形影响较为明显。
压缩永久变形是橡胶密封制品最为关注的性能之一，不同试验标准测得压缩永久变形试验结果有所不同，下面将对4个常用压缩永久变形标准进行对比与总结。
1 压缩永久变形常用标准简介（1）IS0 815-1:2019(常温或高温条件下,硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形测定):于2008年进行第三次修订，此次修订将压缩永久变形常温和高温试验方法分开，形成了ISO 815-1和ISO815-2两个标准。
本次解读最新修订版本IS0 815-1:2019，与上一版相比，主要变化如下：在第2条中更新了规范参压缩永久变形试验标准分析解读尤黎明，程文佳，刘明泰，靳浩楠，李权(中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300450)摘要：为对橡胶密封产品压缩永久变性能进行研究，找到合适实验标准，对O 型密封圈进行压缩永久变形试验，对比分析了4种常用的压缩永久变形标准(IS0 815-1:2019，ASTM D395-2018，GB/T 7759.1-2015，GB/T 1683-2018)，从实验方法、试样尺寸、试验步骤等角度进行分析，为选取合适的试验标准提供参考。
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•图1 丁腈橡胶的丙烯腈含量对压缩永久变形的影响
•注： 压缩永久变形条件为100℃×48h，或130℃×48h
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
2.1.1.2 橡胶共混
•采用橡胶共混的方法，将性能取长补短，各取所需。
•表1 IIR/EPDM共混比对硫化胶压缩永久变形的影响
共混比 （IIR/EPDM） 100/0 80/20 60/40 40/60 20/80 0/100
•压缩永久变形的大小是衡量橡胶制品密封性能和 减震性能好坏及使用寿命长短的重要指标之一。
•研究影响硫化橡胶压缩永久变形的各种因素，对橡 胶密封制品和减震制品的生产和检测有着十分显著 的指导意义 。
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
2. 影响硫化橡胶压缩永久变形的主要因素
•硫化橡胶压缩永久变形受到多因素的影响
不同橡胶的压缩永久变形大小
胶种 EPDM IIR ACM ECO CR MVQ 氟胶 PU NR NBR
压缩
永久 变形
78
76 71 58 35 38 33 28 12 16
(％)
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
硫化橡胶的压缩永久变形性能
•丙烯腈含量 为20～30％ 时，丁腈橡胶 的压缩永久变 形较低。
•温度较高， 压缩永久变形 较大。
•硫化橡胶压缩
•h0－h1
•硫化橡后胶不可恢复部分
•h0－h1 h0－hs
•硫化橡胶压缩永久变形
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•ho---试样高度，mm •h1---试样恢复后的高度，mm
•hs---限高器高度，mm
硫化橡胶的压缩永久变形性能
•压缩永久变形 •失去使用价值
•润滑油泄漏 •弹性降低
•密封性能下降 •减震性能失效
•大粒径炭黑<小粒径炭黑
•炭黑用量增加，压缩永 久变形增大
•炭黑粒径越小，压缩 永久变形增加幅度越快
图2 炭黑品种及用量对丙烯酸酯橡胶压缩永久变形的影响
硫化条件：180℃×10min (未经二段硫化)； 压缩永久变形条件：150℃×70h
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
2.1.4 其他助剂
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•硫化 •硫黄 •给硫体 •过氧化物 •硫化 •胺类 •双酚 •过氧化物 •硫化 •硫黄 •三聚硫氰酸（TCY）
硫化橡胶的压缩永久变形性能
• 表2 HNBR的压缩永久变形
•压缩永久变形大小：
•温度低于50℃
•无硫体系>有效体系>过氧化物硫化体系
•温度超过50℃
•有效体系>无硫体系>过氧化物硫化体系
•医
•煤炭
•石油化工
•家用电
药
器
•各行各业中的基础部件或配件！
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
•油封
•橡胶密封制 品和减震制品
•橡胶O形圈
•汽车的发展
•橡胶异 形密封
件
•安全、高 速、舒适
•环保、 节能
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•密封性能和减震性能优 异
硫化橡胶的压缩永久变形性能
•典型例子： •纺织印染行业 •橡胶密封制品
•主要是 •橡胶配方因素 •和 •加工工艺因素
•橡胶配方
•生胶品种 •配合剂品种和用量
•交联密度
•压缩永久变形
•加工工艺
•配合剂的分散状况
•压缩永久变形
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•交联键键能大小
•压缩永久变形
硫化橡胶的压缩永久变形性能
2.1 配方因素
•配方因素包括
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•1.生 胶 •2.硫化体系 •3.填充补强体系 •4.软化体系 •5.防 老 剂 •6.其他加工助剂
压缩永久变形， ％
62
51 44 60 70 78
•注：压缩永久变形条件：100℃×24 h，压缩率为25％。
•压缩永久变形在II R/EPDM共混比为 60/ 40时 达到最小值。
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
2.1.2 硫化体系
•三元乙丙橡胶 •氢化丁腈橡胶
•氟橡胶
•丙烯酸酯橡胶 •氯醚橡胶
•分子中含有烯丙基氢
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•1,2－聚丁二烯 •三(P烯B)丙基异氰酸酯(TAIC)
•二烯丙基邻苯二酸酯（DAP）
硫化橡胶的压缩永久变形性能
3.1.配方设计的优化
3.2.优良的加工工艺
（1）改善混炼工艺；（2）确定合理的硫化条件；
（3）采用二段硫化
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
•1.引言
•橡胶密封制品和减震制品是一类涉及到我国国防建设 和经济建设的重要橡胶产品。
•橡胶密封制品和减震制品应用领域：
•航天
•航空
•船舶
•汽车
•机械
•要求
•耐水性 •耐气透性
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
•橡胶密封性能 和 •减震性能优劣
•关系密 切
•压缩永久变 形性能优劣
•压缩永久变形小，橡胶密封性能好， 减震性能好。
•压缩永久变形大，橡胶密封性能差，
减震性能差。
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
•h0 •h1
•硫化橡胶压缩前
•低温下硫化胶压缩永久变形高低主要由交联密度大小来决定。
•高温时交联键的键能大小对压缩永久变形的影响超过 了交联密度的作用。
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
2.1.3 填充补强体系
•压缩永久变形规律:
•炭黑<非炭黑（白炭黑， 陶土等）
•高PH值炭黑<低pH值炭黑 •低结构炭黑<高结构炭黑
•氢化丁腈橡胶（HNBR）是一类高饱和度的特种橡胶，采取 过氧化物硫化。
•具有优异的耐热、耐油、耐磨和高强度等特点。
•助交联剂应用于过氧化物配合中，提高共交联性，显 著改善压缩永久变形。
•助交联剂分为两大类 •分子中不含烯丙基氢
•三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA） •N, N’—间苯基双马来酰亚胺（HVA－2）
硫化橡胶的压缩永久变形性能
2.1.1 橡胶
2.1.1.1 橡胶品种和牌号
•橡胶密封制品和减震制品常用的橡胶品种包括：
•天然橡胶 •丁腈橡胶 •氯丁橡胶 •乙丙橡胶 丁苯橡胶
•丁基橡胶
•丙烯酸酯橡胶 •氯醚橡胶
•聚氨酯橡胶
•高档胶种有 •硅橡胶 •氟橡胶 •氢化丁腈橡胶 •氟硅橡胶
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硫化橡胶的压缩永久变形性能
硫化橡胶的压缩永久变 形性能
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2020/11/30
硫化橡胶的压缩永久变形性能
主要内容
• 1.引言
• 2.影响硫化橡胶压缩永久变形的主要因素
2.1.橡胶配方
（1）橡胶生胶；（2）硫化体系；（3）填充补强体系；
（4）其他助剂
2.2.加工工艺条件
（1）炼胶；（2）硫化条件；（3）二段硫化
• 3.降低硫化橡胶的压缩永久变形的有效途径