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一、撕裂強(qiáng)度定義
橡膠的撕裂是由于材料中的裂紋或裂口受力時(shí)迅速擴(kuò)大開裂而導(dǎo)致破壞的現(xiàn)象,這是衡量橡膠制品抵抗破壞能力的特性指標(biāo)之一。橡膠的撕裂一般是沿著分子鏈數(shù)目最小即阻力最小的途徑發(fā)展,而裂口的發(fā)展方向是選擇內(nèi)部結(jié)構(gòu)較弱的路線進(jìn)行,通過結(jié)構(gòu)中的某些弱點(diǎn)間隙形成不規(guī)則的撕裂路線,從而促進(jìn)了撕裂破壞。
二、撕裂強(qiáng)度的測定方法
橡膠撕裂強(qiáng)度的測試是通過撕裂試驗(yàn)進(jìn)行測定，撕裂試驗(yàn)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(diǎn)。
（1）裁取試樣時(shí)，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(gè)數(shù)不少于5個(gè)。
（3）用精度0.01mm厚度計(jì)測量試樣試驗(yàn)區(qū)內(nèi)不少于3個(gè)點(diǎn)的厚度，取中值作為試樣厚。厚度值不得偏離所取數(shù)值的2%，對多組試樣進(jìn)行比較時(shí)，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(nèi)。
測試撕裂強(qiáng)度步驟如下：
（1）檢查設(shè)備儀器、準(zhǔn)備設(shè)備儀器、相關(guān)工具、清理環(huán)境；
（2）開機(jī)，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置（如速度、方式等）；
（3）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(dāng)進(jìn)行直角形或新月形試樣試驗(yàn)時(shí)，將似樣延軸向?qū)?zhǔn)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；
（4）將試樣置于拉力試驗(yàn)機(jī)的夾持上后，調(diào)整好拉力機(jī)（如用計(jì)算機(jī)拉力機(jī)，開始軟件選擇試驗(yàn)方法，設(shè)置參數(shù)輸入尺寸等），開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，按規(guī)定的速度對試樣進(jìn)行拉伸，直至試樣撕裂，記錄其最大值。
撕裂強(qiáng)度計(jì)算：T（SZ）=F/d;式中“F”為試樣撕裂時(shí)的作用力（應(yīng)按GB/T12833中的規(guī)定計(jì)算力值，取中位數(shù)，單位：N），“d”為試樣的厚度（mm或cm),T為撕裂強(qiáng)度（N/MM或N/cm）。
每個(gè)試驗(yàn)樣品至少要5個(gè)試樣，試驗(yàn)結(jié)果以每個(gè)方向試樣的中值和最大、最小值表示，數(shù)據(jù)精確到整位數(shù)。每個(gè)試樣的單個(gè)數(shù)值與平均值不得大于15%，經(jīng)取舍后試樣數(shù)量不得少于3個(gè)。
三、影響撕裂強(qiáng)度的因素
1.撕裂強(qiáng)度與橡膠分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系
隨分子量增加,分子間的作用力增大,相當(dāng)于分子間形成了物理交聯(lián)點(diǎn),因而撕裂強(qiáng)度增大;但當(dāng)分子量增高到一定程度時(shí),其強(qiáng)度不再增大,逐漸趨于平衡。結(jié)晶性橡膠在常溫下的撕裂強(qiáng)度比非結(jié)晶性橡膠高,如表8-20所示。
各種橡膠的撕裂強(qiáng)度
由表8-20可見,常溫下天然橡膠和氯丁橡膠的撕裂強(qiáng)度較高,這是由于結(jié)晶型橡膠撕裂時(shí)產(chǎn)生誘導(dǎo)結(jié)晶后、使應(yīng)變能力大為提高。但是高溫下,除天然橡膠外,撕裂強(qiáng)度均明顯降低。填充炭黑后的硫化膠撕裂強(qiáng)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(nèi)耗較大,分子內(nèi)摩擦較大,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能,導(dǎo)致撕裂強(qiáng)度較高。
2.撕裂強(qiáng)度與硫化體系的關(guān)系
撕裂強(qiáng)度隨交聯(lián)密度增大而增大,但達(dá)到最大值后,交聯(lián)密度再增加,則撕裂強(qiáng)度下降,交聯(lián)密度比拉伸強(qiáng)度達(dá)到最佳值時(shí)要低多硫鍵具有較高的撕裂強(qiáng)度,故在選用硫化體系時(shí),要盡量使用傳統(tǒng)的硫黃-促進(jìn)劑硫化體系。硫黃用量以2.0~3.0質(zhì)量份為宜,促進(jìn)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(shí),撕裂強(qiáng)度明顯降低,但過硫?qū)ζ溆绊懖淮蟆６闷胀蚧w系時(shí),過硫則對撕裂強(qiáng)度有顯著的不良影響,撕裂強(qiáng)度會(huì)顯著降低。
3.撕裂強(qiáng)度與填充體系的關(guān)系
隨炭黑粒徑減小,撕裂強(qiáng)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(jié)構(gòu)度較低的炭黑對撕裂強(qiáng)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(qiáng)度增大。在丁苯橡膠中增加高耐磨炭黑時(shí),出現(xiàn)最大值,然后逐漸下降。一般合成橡膠使用炭黑補(bǔ)強(qiáng)時(shí),都可明顯提高撕裂強(qiáng)度。一般來說,撕裂強(qiáng)度達(dá)到最佳值時(shí)所需的炭黑用量,比拉伸強(qiáng)度達(dá)到最佳值所需的炭黑用量高。使用各向同性的補(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度。
4.軟化體系對撕裂強(qiáng)度的影響
通常加軟化劑會(huì)使硫化膠的撕裂強(qiáng)度降低,尤其是石蠟油對丁苯橡膠硫化膠的撕裂強(qiáng)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(qiáng)度。隨芳烴油用量增加其撕裂強(qiáng)度的變化。
用普通硫化體系硫化的SBR-1500
硫化膠的撕裂強(qiáng)度芳烴油用量的關(guān)系
大多數(shù)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(huì)使撕裂強(qiáng)度降低,例如在氯丁膠料中加入10質(zhì)量份、20質(zhì)量份、30質(zhì)量份的癸二酸二丁酯,會(huì)使硫化膠的撕裂強(qiáng)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(shí),應(yīng)使用芳烴含量高于50%~60%的高芳烴油,而不能使用石蠟環(huán)烷烴油。
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