橡胶制品的应力松弛、压缩永久变形、蠕变
NBR加速老化试验预测橡胶使用寿命
加速老化预测NBR橡胶的使用寿命摘要：橡胶材料的性能及橡胶组件使用寿命的预测、估算在橡胶组件的设计过程中有着重要的作用。
我们通过加速老化试验和模拟相结合的办法，对橡胶材料在氧气环境中的寿命预测做了很多年的研究。
这篇论文研究了热老化对橡胶性能的影响，同时也对冷冻机用，丁腈橡胶（NBR）橡胶组件的使用寿命进行了预测。
实验结果表明橡胶组分影响着橡胶的交联密度；老化时间及活化能可以很好的用以描述老化行为；通过单轴拉伸试验得到应力应变曲线。
为了预测NBR的使用寿命，对NBR橡胶做了50℃到100℃，1天到180天的加速老化试验，并测试了一系列的物理性能试验。
通过阿伦尼乌斯方程进行了计算，并通过压缩永久变形试验，本文提出了一系列方程用以预测橡胶材料使用寿命。
关键词：加速试验，丁腈橡胶，活化能，交联，三元乙丙橡胶，热老化，寿命预测，橡胶材料。
符号缩写：C.S 压缩永久变形；d0 样品的厚度；d1压缩状态下样品厚度；d2 卸载后厚度k 交联密度变化程度；（K）T 反应速率；A，B 常数；E 反应活化能；R 气体常数；T 绝对温度I 前言橡胶是一种最为通用的材料，有着广泛的用途，甚至很难说清它到底有多少用途。
从普通的家用，商用，汽车制造等到高尖端的航天航空工业都有橡胶的身影。
许多橡胶组件在使用中需要承受一定的机械力作用，为了保证橡胶组件的安全性和可靠性，使用寿命的预测估算是一项关键技术。
如何防止橡胶组件在使用过程中损坏是一个关键问题。
橡胶组件在使用过程中承受着一定的载荷，还受到温度，辐射以及一些其它的有害物质的影响。
所有的影响因素结合在一起，导致了橡胶物理及化学结构的改变，最终表现为橡胶机械性能的降低。
橡胶在使用了一段时间后，开始老化，通常表现为挺性增加，阻尼性能下降。
老化不光光影响了性能，同时也影响了组件的使用寿命。
橡胶组件所处环境的不同，使得它们的降解方式也不一样。
橡胶组件的逐步老化降解，不仅与外部因素有关，同时与橡胶基体本身以及橡胶里面的添加剂有关。
橡胶压缩永久变形差
橡胶压缩永久变形差
橡胶材料在受到外部压力时会发生压缩变形，当压力解除后，橡胶通常会恢复到原来的形状。
然而，有时候橡胶材料会发生永久变形，即无法完全恢复到原来的形状。
造成橡胶压缩永久变形的原因有多种，包括材料的特性和使用条件等。
以下是一些可能的原因：
1. 弹性恢复能力不足：橡胶材料的弹性恢复能力是指其受到压力后能够恢复到原来形状的能力。
如果橡胶材料的弹性恢复能力不足，就容易发生永久变形。
2. 压力过大：橡胶材料在受到过大压力时，其分子结构可能会发生改变，导致永久变形。
3. 长时间受力：如果橡胶材料长时间受到压力，可能会导致分子结构的改变，并且随着时间的推移，永久变形会越来越明显。
4. 温度影响：橡胶材料在高温下容易发生永久变形，因为高温会影响材料的分子结构。
为了减少橡胶材料的永久变形，可以采取以下措施：
1. 使用高品质的橡胶材料：优质的橡胶材料通常具有更好的弹性恢复能力，可以减少永久变形的风险。
2. 控制压力和时间：避免过大的压力和长时间的受力，可以减少永久变形的发生。
3. 控制温度：避免高温环境，可以减少橡胶材料的永久变形。
4. 适当的维护和保养：定期检查橡胶制品，及时发现并解决可能导致永久变形的问题。
橡胶材料的压缩永久变形差是由多种因素共同作用造成的，通过合理控制条件和使用高品质的材料，可以减少永久变形的风险。
蠕变应力松弛
蠕变定义：蠕变是在应力影响下，固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。
它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。
这种变形的速率与材料性质、加载时间、加载温度和加载结构应力有关。
取决于加载应力和它的持续时间和环境温度，这种变形可能变得很大，以至于一些部件可能不再发挥它的作用。
阶段过程：1初步蠕变，形变率相对较大，但是随着应变的增加减慢。
2稳态蠕变，形变率达到一个最小值并接近常数，“蠕变应变率”就是指这一阶段的应变率。
3颈缩现象，应变率随着应变增大指数性的增长。
晶体蠕变（考虑金属）公式： Q m kTb d C e dt d εσ-=其中：ε是蠕变应变，C 是一个依赖于材料和特别蠕变机制的常数，m 和b 是依赖于蠕变机制的指数，Q 是蠕变机制的激活能，σ是加载应力，d 是材料的晶粒尺寸，k 是波尔兹曼常数，T 是绝对温度。
位错蠕变在相对于剪切模量的高应力条件下，蠕变是一个受位错控制的运动。
当应力加载在材料上时，由于滑移面中的位错移动而塑性变形发生。
位错蠕变中，self diffusion Q Q -=，46m =，0b =。
因此位错蠕变强烈依赖于加载应力而不依赖于晶粒尺寸。
引入初始应力0σ，低于初始应力时无法测量。
这样，方程就写成0()Q m kT d C e dtεσσ-=-。
Nabarro-Herring 蠕变在N-H 蠕变中，原子通过晶格扩散，造成晶粒沿着应力轴伸长。
k 和原子通过晶格的扩散系数有关，self diffusion Q Q -=，1m =，2b =。
因此N-H 蠕变是一种弱应力依赖、中等晶粒尺寸依赖的蠕变，它的蠕变形变率随着晶粒尺寸增长而降低。
故公式变化成：2Q kT d C e dt dεσ-= 上图是相关文献中的表格，按蠕变机理不一样确定指数m （在表中是n ），以及常见金属对应的激活能。
注意：金属蠕变在受力元件温度超过0.3T α（T α是熔点温度）时才开始显现出来，把常见金属熔点温度列出来。
橡胶密封性能分析——测试方法比较
显示了每 ３ 次测 量 的 平 均 值,误 差 条 显 示 了 最 高
分布的匹配情况.图中绘制了最大值和最小值的
最佳拟合线,以查看测量值的趋势是否存在偏差.
３８
橡 胶 参 考 资 料
曲线.
２０２０ 年
最佳拟合线是幂律曲线.
第二项研究用低压缩永久变形和高压缩永久
图 ５ 示出 了 高 压 缩 永 久 变 形 EPDM 橡 胶 的
对每个数据 点 使 用 一 个 新 试 样 (图 ２),所 采 用 的
实验参数依据I
SO８１５
Ｇ
１ 标准,如Байду номын сангаас:
２５％ 的压缩应变;
测试三组;
在 １２５℃ (
EPDM)或 ７０℃ (
TPE)下测试;
使用精度为 ±０．
０１mm 的厚度计进行测量.
参考方法的 I
SO８１５
Ｇ
１ 中 没 有 规 定. 因 此,我 们
分布更真实,因 而 结 果 更 加 精 确.如 果 只 测 试 一
的,因 为 方 法 １ 中 每 个 测 量 点 都 有 急 速 冷 却.这
方法 ２ 的潜在优 点 是 由 于 使 用 了 更 多 试 样,结 果
热条件外,两种方 法 中 影 响 结 果 的 参 数 都 是 相 同
个测试时间,这两种方法之间没有区别,因为测试
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橡 胶 参 考 资 料
２０２０ 年
橡胶密封性能分析 ——— 测试方法比较
张小溪 编译
由于对橡胶 的 要 求 很 高,特 别 是 在 高 温 下 的
长期性能要求更 高,因 而 需 要 进 行 大 量 的 长 期 测
TPV 样品在放 置 不 同 时 间 后 进 行 了 多 次 压 缩 永
橡胶压缩永久变形标准
橡胶压缩永久变形标准
橡胶是一种常见的弹性材料，广泛应用于汽车制造、建筑工程、电子产品等领域。
然而，橡胶制品在使用过程中可能会出现压缩永久变形的情况，这对产品的质量和可靠性都会造成影响。
因此，制定橡胶压缩永久变形标准具有重要意义。
首先，橡胶制品的压缩永久变形是指在一定温度、一定时间的条件下，橡胶制品在受到压缩后，无法完全恢复原状的现象。
这种变形会导致橡胶制品的尺寸稳定性下降，影响其正常使用。
因此，制定橡胶压缩永久变形标准可以帮助生产厂家和用户更好地评估产品质量，提高产品的可靠性和耐久性。
其次，橡胶压缩永久变形标准应包括以下内容，首先是测试方法，即确定测试温度、测试时间和测试压力等参数，以保证测试结果的准确性和可比性。
其次是标准数值，即规定橡胶制品在特定条件下的压缩永久变形限值，通常以百分比表示。
最后是评定标准，即根据测试结果对橡胶制品的压缩永久变形进行等级评定，以便用户选择和使用。
在制定橡胶压缩永久变形标准时，需要考虑以下因素，首先是橡胶材料的种类和用途，不同种类的橡胶在受压后的变形特性可能有所不同，因此需要针对不同的应用领域进行标准制定。
其次是环境因素，如温度、湿度等环境条件对橡胶制品的压缩永久变形也会产生影响，因此需要在标准中对环境因素进行考虑。
最后是用户需求，不同用户对橡胶制品的要求也会有所不同，因此标准制定过程中需要充分考虑用户的实际需求。
总之，制定橡胶压缩永久变形标准对于保障产品质量、提高产品可靠性具有重要意义。
通过科学、严谨的标准制定，可以有效地评估和监控橡胶制品的压缩永久变形性能，为用户提供更加可靠和耐用的产品，推动橡胶制品行业的健康发展。
橡胶蠕变判定标准
橡胶蠕变判定标准
一、橡胶蠕变的机理
橡胶材料的蠕变主要是由于聚合物链的长期受力而导致的链松弛和分子间滑移。
在长期受
力下，橡胶分子链会逐渐发生形变，导致材料的体积和形状发生变化。
这种变形是一个时
间依赖的过程，可以用蠕变曲线表示。
二、橡胶蠕变的影响因素
1. 温度：温度是影响橡胶蠕变的重要因素，通常情况下，温度越高，蠕变速率越快。
2. 应力水平：应力水平越高，橡胶材料的蠕变速率也越快。
3. 时间：长期受力会导致橡胶材料发生蠕变，因此时间也是一个重要因素。
4. 气候条件：不同气候条件下，橡胶材料的蠕变性能也会有所不同。
三、橡胶蠕变的判定标准
为了评估橡胶材料的蠕变性能，制定了一系列的判定标准，其主要内容如下：
1. 蠕变实验：通过蠕变试验来测定橡胶材料的蠕变性能。
2. 蠕变曲线：绘制蠕变曲线来描述橡胶材料的蠕变过程。
3. 蠕变速率：通过计算蠕变速率来评估橡胶材料的蠕变特性。
4. 蠕变变形：衡量橡胶材料蠕变后的变形情况，确定是否达到了允许的变形范围。
5. 蠕变寿命：通过蠕变试验来评估橡胶材料的使用寿命。
综上所述，橡胶蠕变是橡胶材料在长期受力下发生的变形现象，其机理复杂，影响因素多。
为了准确评估橡胶材料的蠕变性能，制定了一系列的判定标准。
只有对橡胶材料的蠕变性
能加以评估和监测，才能保证橡胶制品在使用过程中不会因蠕变而失效，确保工程的安全
和稳定。
橡胶和热塑性弹性体压缩永久变形阐述和解决方案
橡胶和热塑性弹性体压缩永久变形阐述和解决方案压缩永久变形值是材料在一定温度下被压缩至一定形状，并维持一定时间后而发生永久性变形的量。
通常采用的ASTM测试方法(ASTMD395)要求使材料变形（压缩）达25%并保持一定的时间。
任其复原30分钟后再测量此样品。
23°C（室温）22小时，70小时，168小时（1星期），1000小时（42天）。
70°C22小时，70小时，168小时（1星期），1000小时（42天）。
121°C22小时，70小时，168小时（1星期），1000小时（42天）。
.150°C22小时，70小时，168小时（1星期），1000小时（42天）。
所得的测试值是材料样品未能恢复到它原有高度的百分比。
例如，40%压缩永久变形表示，此热塑性弹性体只恢复了被压缩厚度的60%。
100%压缩永久变形则表示此热塑性弹性体无丝毫恢复，也就是说，它保持了被压缩的状态。
往往压缩永久变形易与蠕变相混淆。
然而，压缩永久变形是在某一恒定的应变条件下所发生变形的量，而蠕变则是在某一恒定应力条件下所发生变形的量。
变形是橡胶制品的重要性能指标之一。
硫化橡胶压缩永久变形的大小，涉及到硫化橡胶的弹性与恢复。
有些人往往简单地认为橡胶的弹性好，其恢复就快，永久变形就小。
这种理解是不够的，弹性与恢复是相互关联的两种性质。
但有时候，橡胶的本质没有发生根本的变化，永久变形的大小主要是受橡胶恢复能力的变化所支配。
影响恢复能力的因素有分子之问的作用力(粘性)、网络结构的变化或破坏、分子问的位移等。
当橡胶的变形是由于分子链的伸张引起的，它的恢复(或永久变形的大小)主要由橡胶的弹性所决定：如果橡胶的变形还伴有网络的破坏和分子链的相对流动，这部分可以说是不可恢复的，它是与弹性无关的。
所以，凡是影响橡胶弹性与恢复的因素，都是影响硫化橡胶压缩永久变形的因素。
有几个概念，如弹性、打击弹性(回弹性)、弹性与模量、压缩永久变形、扯断永久变形等，它们之间的关系，不易表述清楚，现将个人的理解提出与大家讨论。
应力松弛和蠕变的模型和原理
应力松弛和蠕变的模型和原理应力松弛是指材料在一定的应力作用下，随着时间的推移，应力逐渐减小的现象。
应力松弛可以在高温、高应力或长时间作用下发生，它与材料的内部结构和微观运动有关。
蠕变是指材料在一定应力作用下，在一段较长时间内会产生徐变现象，即在应力作用下，材料会慢慢地变形。
应力松弛的模型和原理可以从两个方面来解释，即弹性变形和材料内部结构变化。
首先，从弹性变形的角度来看，应力松弛可以通过弹性模型来进行描述。
材料在受到外部应力作用时，会产生一定的弹性变形。
当应力持续作用时，材料的分子和晶格内部会发生弹性畸变，从而产生内应力。
这些内应力会逐渐使材料的原始应力减小，从而产生应力松弛现象。
其次，从材料内部结构变化的角度来看，应力松弛可以通过材料的内部结构演化进行解释。
材料的内部结构由分子、原子、晶粒等微观结构组成。
当材料受到应力作用时，这些微观结构会重新排列和变形，从而引发材料的应变和变形。
随着时间的推移，材料的内部结构会重新达到平衡状态，从而使应力逐渐减小，产生应力松弛现象。
蠕变是材料在一定应力作用下，长时间内发生的徐变现象。
蠕变可以通过材料的流变模型来进行解释。
蠕变的模型和原理可以从粘弹性和塑性变形两个方面来解释。
首先，从粘弹性的角度来看，蠕变可以通过粘弹性模型进行描述。
粘弹性是指材料同时具有弹性和粘性特性。
在蠕变作用下，材料会同时发生弹性变形和粘性变形。
弹性变形主要是由于材料的分子或晶粒内部发生位移和畸变，而粘性变形主要是由于材料内部分子的滑移和相对位移引起的。
蠕变的产生主要是由于长时间的粘性变形造成的。
其次，从塑性变形的角度来看，蠕变可以通过塑性流变模型进行解释。
在蠕变过程中，材料的内部结构会发生可塑性的变形，即原子、分子或晶粒之间的相对位移会发生变化，从而引发材料的塑性流动。
长时间的塑性流动会导致材料的徐变现象，从而产生蠕变。
综上所述，应力松弛和蠕变的模型和原理可以通过弹性变形、材料内部结构演化、粘弹性和塑性变形等方式进行解释。
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原创：橡胶制品的应力松弛、压缩永久变形、蠕变
橡胶制品受力时，使橡胶大分子聚集体离开势能变低或熵值较大的平衡，从而过度到势能变高或熵值较小的非平衡状态转变致使产生变形。
由于橡胶是黏性和弹性的结合体（液相-固体）,在产生变形时需要时间，造成橡胶在应力-应变受到形变的速度和温度等条件影响。
先提出三个概念：
应力松弛：在一定环境条件下，将橡胶制品拉伸到一定长度（100%或200%）,观察定伸应力随着时间延长，应力逐渐变小的现象称之为应力松弛。
应力衰减的主要原因，胶条承受应力逐渐消耗与分子链运动时要克服黏性的内阻。
其特点是开始快而后变慢。
这就是我们经常见的橡皮筋初始咋扎力很大，一天过后就没有紧的缘故。
压缩永久变形：主要是受橡胶恢复能力所支配，影响恢复能力的因素有分子之间的作用力（粘性）、网络结构的变化或破坏、分子间的位移等。
当橡胶的变形是由于分子链的伸张引起的，它的恢复（或者永久变形的大小）主要由橡胶的弹性所决定，如果橡胶的变形还伴有网络的破坏和分子链的相对流动，这部分可以说是不可恢复的。
橡胶压缩永久变形的大小除了与橡胶的种类有关，其它的如填充剂的结构与粒径、硫化体系、增塑剂、硫化时间、测试的试样形状等因素都会影响到最终结果的大小。
而作为密封橡
胶制品最为重要的一项指标，系统的开展各种不同因素单独或并存情况下对压缩永久变形的研究显得尤为重要。
蠕变：橡胶制品在一定温度环境中，受到拉伸、剪切或压缩力的作用下，变形会随着时间延长而逐渐变大，称之为蠕变（压缩永久变形，应力松弛从某种程度都可以归结为蠕变，个人观点理解仅供参考）。
蠕变变形回复速度：瞬间变形瞬间回复是可逆；延迟变形逐渐回复和黏流体变形不能回复。
分子链运动会使制品内部升温，延迟变形会随温度升高而加快。
所以设计配方需要注意：
1、生胶的可塑度选择，要考虑制品的弹性模量，分子链断裂大小程度均以；
2、生胶的并用不易过多，但胶种或两种；
3、硫化体系最好选择平衡硫化体系；
4、少量使用油和树脂等，避免造成应变不可回复；
5、选用填充剂是，易分散，不能结团。
6、在混炼工艺和硫化条件上也是非常必要注意，三分配方七分工艺。