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
•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
橡胶硫化的基本知识
硫化对构造与性能的影响在橡胶制品生产过程中，硫化是最后一道加工工序。
在这道工序中，橡胶经过一系列复杂的化学反响，由线型构造变成体型构造，失去了混炼胶的可塑性具有了交联橡胶的高弹性，进而获得优良的物理机械性能、耐热性、耐溶剂性及耐腐蚀性能提高橡胶制品的使用价值和应用范围硫化前：线性构造，分子间以范德华力相互作用性能：可塑性大，伸长率高，具有可溶性硫化时：分子被引发，发生化学交连反响硫化后：网状构造，分子间以已化学键结合构造：(1)化学键。
(2)交联键的位置；(3)交联程度(4)交联性能: 1)力学性能(定伸强度.硬度.拉伸强度. 伸长率.弹性)2)物理性能3)化学稳定性硫化后橡胶的性能变化：以天然橡胶为例，随硫化程度的提高1) 力学性能的变化(弹性. 扯断强度. 定伸强度. 撕裂强度. 硬度)提高(伸长率. 压缩永久变形. 疲劳生热)降低2)物理性能的变化透气率、透水率降低不能溶解，只能溶胀耐热性提高2) 化学稳定性的变化化学稳定性提高原因 a. 交联反响使化学活性很高的基团或原子不复存在，使老化反响难以进展b . 网状构造阻碍了低分子的扩散，导致橡胶自由基难以扩散7.2 硫化历程在硫化过程中，各种性能均会随硫化的进程而发生变化，这种变化曲线能够反映胶料的硫化历程，故称为硫化历程图。
以下图为用硫化仪测出的硫化历程曲线。
该曲线反映胶料在一定硫化温度下，转子的转矩随硫化时间的变化。
A焦烧阶段；B.热硫化阶段；C.平坦硫化阶段；D.过硫化阶段A1.操作焦烧时间；A2.剩余焦烧时间1. 焦烧阶段(焦烧期－硫化起步阶段，硫化诱导期)1) 图中的ab段称为胶料的焦烧阶段，此时交联尚未开场，胶料在模腔内具有良好的流动性，也称为硫化诱导阶段。
胶料焦烧时间的长短决定胶料的焦烧性能和操作平安性。
胶料焦烧时间受胶料中硫化促进剂和胶料本身的热历史的影响较大2) 焦烧时间既包括橡胶在加工过程中由于热积累消耗掉的焦烧时间A1，称为操作焦烧时间；也包括胶料在模腔中保持流动性的时间A2，称为剩余焦烧时间硫化起步——硫化时，胶料开场变硬而后不能进展热塑性流动的那一点时间(焦烧)。
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。
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，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。
1.3测试方法B不适用于硬度大于90IRHD的硫化橡胶。
1.4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。
1.5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2.1 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D11.10物理测试子委员会的直接责任。
目前的版本在2008.3.1批准，2008.07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3.1 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。
3.2 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。
3.3 在测量残留变形后，根据Eq1和Eq2计算压缩永久变形。
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。
2019年硫化橡胶常温、高温下的压缩永久变形试验.doc
2试验结果
压缩永久变形C(％)按式（1）计算：
C(％)=[(h0-h1)/( (h0-h2)]×100……………(1)
式中：h0——试样原高mm
h1----试样恢复后的高度mm
h2————限制器高度mm
计算结果精确到1％
2..2每个试验结果与中值的差不大于士2%或与算术平均值的差不大于士10%，否则再取三个试样试验，结果是取所有试验数据的中值，并在报告中注明试样的个数。
三、成果应用情况、取得的经济效益和社会效益、详细测算或评价依据、远远景预测
四、主要技术文件提供单位和成果完成协作单位
五、成果应用单位财务部门审核意见（能计算直接经济效益的革新成果）
（财务，公章）
年月日
六、申报单位意见
主管领导（签章）：
（单位公章）
年月日
七、（力神泵业公司）专业评审组验收意见
（公章）
年月日
橡胶恒定形变压缩永久变形试验监测中心2009年12概要问题的提出及革新目的原技术状况技术指标等橡胶材料受到外力作用时可以产生两种性质的形变?一种是弹性形变即橡胶受外力作用时发生形变当外力除去后便恢复原状?另一种是塑性形变即橡胶受外力作用时发生的形变外力去除后不能恢复原状而有一部分形变保留环的工作状态基本相同
1.7耐液体试验时，先在试验容器内放入液体，液面为容器高度的二分之一，然后把已装有试样的压缩具放入容器内。试样必须浸没在液体中。试验用的液体不能重复使用。不同配方的试样不可在同一试验容器中进行试验。在液体中试验结束后，将试验容器冷却至接近室温，再把压缩夹具从容器中取出，夹具可用汽油等洗涤，时间不超过30 s，然后按本标准7.5.1进行测量，并在报告中注明试验容器的冷却时间。
ASDM-低温下的压缩永久变形试验[1]
![ASDM-低温下的压缩永久变形试验[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/fca6f7d83186bceb19e8bb77.png)
标准试验方法——橡胶低温下永久变形性能试验1. 范围这个试验方法包括了硫化橡胶性能的评估。
在室温下压缩橡胶，然后在低温下（空气或者二氧化碳）放置，在低温下将其从压接装置中取出，观察其形变回复情况。
1.2 用国际单位制来记录的值即标准值，而括号中的数据只是作为参考使用。
1.3 这个标准没有任何安全隐患。
此测试方法的使用者应注意安全。
2.参考文件2.1 ASTM标准：D375 橡胶性能试验方法——压缩永久变形D832 橡胶性能测试方法——低温测试D3767 橡胶实务——尺寸测量D4483 橡胶和炭黑工业试验方法标准之测试精确度的决定3. 试验方法概述3.1 在室温下，试样将被压缩至它原厚度的25%，然后在设定的低温下放置一段特定时间。
3.2 仍在试验温度下，将此试样恢复（解压）3.3 将试样从压缩仪器中取出后，在10秒和30分钟两个时间点测量其剩余压缩量。
3.4 根据9.1中的公式计算压缩永久形变。
4. 重要性和应用橡胶产品可能会被暴露在各种极端温度下，例如是飞行器用的液压密封件制品，潜艇舱密封垫制品，液压制动器皮碗圈。
此测试方法可以给出一个极限范围，一个在持续暴露在低温下的压缩力得到释放时，常温下的压缩恢复程度会受到抑制的极限范围；5. 压缩永久形变对于这个试验来说，硫化橡胶的永久形变就是指试样厚度减少的百分比，是不可恢复的。
而常见的高温下的形变，在将试样放置常温环境中会恢复其原有厚度。
6. 仪器6.1 压缩永久形变夹具，配有合适的钢制间隔条，见D395中B方法。
6.2 测微仪，见D37676.3 低温试验箱，用干冰，液态二氧化碳，液氮，或者适宜物理冷冻的从顶上打开的，温度可以控制在61°C (1.8°F)之内（见D832）。
试验箱应该配备一把老虎钳，'C'形螺丝钳或者其他可以固定住夹具的工具。
7. 试样标准试样应该是一个圆柱形薄片，直径在29±0.5mm（1.14±0.02），厚度在12.5±0.5mm （0.4±0.02），见试验方法D395。
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•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
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
•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
•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！
•压缩永久变形在II R/EPDM共混比为 60/ 40时 达到最小值。
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
•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 ）
• 表2 HNBR的压缩永久变形
•压缩永久变形大小：
硫化橡胶的压缩永久变 形性能
2020年6月5日星期五
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
•分子中含有烯丙基氢
•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）
• 表3 不同助交联剂对HNBR硫化胶压缩永久变形的影响
•注：三种助交联剂用量相同。
•压缩永久变形比较: •PB<TAIC<HVA-2 <空白样 •注意：添加防老剂MB的硫化胶与加入其他防老 剂的相比，压缩永久变形较低。
2.2 加工工艺条件
•加工工艺
•炼 胶 •硫 化 •二段硫化
2.2.1 炼胶
•包括:
•生胶塑炼和混炼 •加料顺序
•混炼温度 •混炼时间
•不同的混炼工艺
•橡胶助剂的分散
•压缩永久变形
•硫化剂和促进剂在胶料中分散不均，会造成硫化时产品不同部 位胶料的硫化程度不同，造成硫化胶的交联网络结构存在较大的 缺陷，使各项性能下降，同时压缩永久变形也增大 。
•高PH值炭黑<低pH值炭黑 •低结构炭黑<高结构炭黑
•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
2.1.4 其他助剂
•炭黑和白炭黑等是橡胶的主要补强剂，炭黑分 散不均，会造成硫化胶内部的应力集中，损害 硫化胶的力学性能，增大压缩永久变形。
•白炭黑粒径小，容易团聚，在橡胶中均匀分 散困难。 因此选用适宜的混炼工艺，通过对粒子表面改 性，减少粒子团聚，改善分散，可降低硫化胶 压缩永久变形。
•密封性能下降 •减震性能失效
•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 。
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
•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
•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。
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）
•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， ％
62
51 44 60 70 78
•注：压缩永久变形条件：100℃×24 h，压缩率为25％。
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
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
•压缩永久变形大，橡胶密封性能差， 减震性能差。
•h0 •h1
•硫化橡胶压缩前
•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
•ho---试样高度，mm •h1---试样恢复后的高度，mm
•hs---限高器高度，mm
•压缩永久变形 •失去使用价值
•润滑油泄漏 •弹性降低