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试样对硫化橡胶压缩变形的影响

时间:2019-11-01328 次浏览

信息摘要:在相同温度和时间条件下,对用同一胶料制作的不同类型和规格的压缩变形试样进行压缩变形试验,对试验结果进行比较分析。

压缩变形是橡胶密封制品的特性指标,与橡胶密封制品的密封性能密切相关,因此技术人员在设计配方时总是希翼能够尽可能地降低压缩变形,以达到更佳的密封效果。对同一胶料或硫化后具体产品,其压缩变形性能已经确定,但是如果试样不同,试验结果也可能有差异。本文根据现行试验方法标准规定,选择不同试样,在相同试验温度和试验时间下进行试验,通过对试验结果进行对比分析,找出差异的原因和规律为橡胶密封制品的生产和使用单位提供帮助和借鉴。

1、实验

1.1、胶料

丁腈橡胶是橡胶密封制品用量更大的橡胶,选择主体材料为丁腈橡胶的胶料作为试验用胶料具有现实意义。具体胶料选用定型的、生产往复运动O形橡胶密封圈(以下称O形圈)、耐液压油的胶料,其性能为:邵尔A硬度70,拉伸强度20MPa,拉断伸长率485%,撕裂强度56KN/m,压

缩变形(B型试样,100℃×22h,压缩率25%)21%,热空气老化(100℃×24h)后,拉断伸长变化率-11%。

1.2、试样

1)A型:试样直径29mm,高12.5mm;B型:试样直径13mm,高6.3mm。

2)试样直径10mm,高10mm。

3)O形圈试样,规格为Φ82.5×5.3mm,Φ25×3.5mm,Φ14×2.65mm。

1.3、样品制备

将混炼胶按GB/T 6038-2006的规定先在开炼机上热炼过辊,然后在平板硫化机上模压硫化。由于试样截面大小不同,为了能使其内部也

都达到正硫化,采用以下硫化条件:

A型试样、B型试样、10×10mm试样的硫化条件均为160℃×20min。

3种规格O形圈试样的硫化条件均为160℃×15min。

1.4、试验险条件

试验温度100℃,试验时间分别为:24h,48h,72h,96h,168h。

1.5、试验方法

A型、B型试样按GB/T 7759-1996规定进行试验,10×10mm试样按GB1683-1981规定进行试验,O形圈按GB/T 5720-2008规定的方法进行试验。

2、试验结果

2.1、A型、B型和10×10mm试样的试验结果

A型、B型和10×10mm试样的试验结果见表1。

O形圈试验结果

2.2、O形圈试验结果

O形圈试验结果见表2和图2

O形圈试验结果

3、试验结果比较分析

3.1、A型试样与B型试样试验结果比较分析

从表1和图1可以看出,A型试样和B型试样的压缩变形都随着试验时间的增加而加大,但二者在相同时间的压缩变形则完全不同,B型试样的压缩变形大于A型试样的压缩变形,在24h~168h的5个时间点,最小的相差6%,更大的相差11%。

A型试样与B型试样试验中的压缩率都为25%,试样在同一老化箱放置,温度完全相同,高度用同一厚度计测量,环境调节的条件也完全一致,这说明其试验结果的差异与试验方法无关,那么究竟是什么原因造成压缩变形的差异呢?可以肯定地认为就是试样不同所致。试样的体积(v)、试样在试验过程中与空气接触的面积(S)及S/V见表3。

大家知道,压缩变形由两部分组成,一部分是物理变化,是由试样受压后分子产生相对位移引起的,部分是化学变化,是由橡胶与助剂或空气中的氧等发生化学反应引起的,由此可以知道,压缩变形还与试样与空气的接触面积有关。从表3看出,在相同体积下,B型试样与空气的接触面积是A型试样的2.2倍,这就是说在试验过程中,B型试样的老化机会要大于A型试样,因此B型试样的压缩变形大于A型试样。另外,橡胶的热空气老化是由表及里的,试样越大,内部的老化就会越慢,A型试样的压缩变形就会小于B型试样。

O形圈试验结果

3.2、B型试样与10×10m试湘结果较分析

从表1和图1可以看出,10×10mm试样的压缩变形远大于B型试样,在24h~168h的5个时间点,最小相差15%,更大相差17%。

影响10×10mm试样和B型试样试验结果的因素较多。1)压缩率不同。10×10mm试样的压缩率是30%,B型试样的是25%,压缩率对试验结果的影响因未进行系统比较,还不得而知;2)试样S/V不同。10×10mm试样的S/V是0.4,略大于B型试样;3)试验方法不同。10×10mm试样是在到达规定时间,将夹具从老化箱取出,在室温下冷却2h,然后打开夹具取出试样,在自由状态下停放h后测量试样的恢复高度,而B型试样是在到达规定时间后,从老化箱取出并马上打开夹具,使试样在标准温度环境下,自由状态下放置30min,然后测量试样的恢复高度。在以上因素中,认为影响试验结果的主要因素是试验方法,试验方法更大的不同是10×10mm试样是在压缩状态下室温冷却2h,然后在自由状态下室温恢复1h,这就使得受压变形的橡胶分子只能在近乎室温下恢复,由于此时橡胶分子的活性较低难,难以充分恢复,因此压缩变形就大,而B型试样是在标准温度环境下,自由状态下放置3min,受压变形的橡胶分子是在试验温度(100℃)下开始恢复,尽管恢复温度随着时间不断降低,橡胶分子的活性也在不断降低,但其变形较10×10mm试样能够得到更为充分的恢复,压缩变形也就较小。

3.3、O形圈试样试验结果比较分析

O形橡胶密封圈在所有密封制品中是生产量更大、标准化系列化程度更高、使用面最广的一类密封制品。无论其作为静密封,还是作为动

密封,压缩变形都是最关键的特性指标。因此在很多场合人们直接用O形圈作为试样,测定其压缩变形。从表2和图2看出:3个不同规格O形圈的压缩变形随着时间的增加不断加大;截面直径小的O形圈的压缩变形总体大于截面直径大的,而且随着时间的增加,有继续增大的趋势。

O形圈压缩变形的大小与内径关系不大,主要与截面直径有关,截面直径越小,曲率越大,顶部受压缩的程度越严重,压缩变形就大,反之压缩变形就小,这也告诉大家,在实际使用中为了保证密封效果,应尽可能选择截面直径较大的O形圈。

4、结论

(1)按GB/T 7759-1996进行试验,B型试样的压缩变形大于A型试样;

(2)按GB/T 7759-1996对B型试样进行试验,按GB/T 1683-1981对10×10mm试样进行试验,10×10mm试样的压缩变形大于B型试样;

(3)O形圈截面直径越小压缩变形越大。


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