甲基乙烯基硅橡胶混炼胶压缩永久变形性能的改善
甲基乙烯基硅橡胶是以硅-氧键为主链的有机硅化合物，侧基由甲基、乙烯基取代基构成。它的分子主链是由硅原子和氧原子交替组成(-si-o-si-)的硅氧键，其键能达
370kJ/mol，比一般橡胶的碳碳结合键能(240kJ/mol)要大很多，因此其结构决定了硅橡胶有具有很好热稳定性及绝缘、耐天候老化性。这是硅橡胶广泛地应用在电力、电气、
汽车、机械及其他行业中。
目前国内大多数橡胶加工企业都使用预混炼胶来制作橡胶制品，这种生产方式改进了传统的开炼机混炼工艺，降低了劳动强度，提高了劳动效率，同时避免了因白炭
黑飞扬而造成的环境污染，但硅橡胶混炼胶的压缩永久变形性能较差，在密封制品领域内很难大规模应用，为了拓宽混炼胶的使用范围，需改善其力学性能，尤其是压缩永
久变形性能，我们对此进行了一些技术改进。
1 实验部分
1.1 原材料
硅橡胶预混胶，南京产；甲基乙烯基硅橡胶110-2，吉化公司合成橡胶厂；氧化铁130，市售；硫化剂DCP，双-2，5，市售；常用助剂，市售。
1.2 主要设备及仪器
XK-160型双辊筒开炼机，广东湛江机械厂；50t平板硫化机，湖州橡胶机械厂生产；ZMGL250拉力实验机，江都明珠试验机厂生产；401A型老化实验箱，大连干燥箱厂生产。
1.3 试样制备
胶料在开炼机上进行混炼，基本工艺：硅橡胶混炼胶→硅橡胶110-2→氧化铁→硫化剂→耐热添加剂，混炼均匀，薄通后下片，停放至少24h后硫化试样。
胶料在平板硫化机上硫化。试片硫化条件：160℃×10min，压力10-12MPa；试样(Φ10×10)硫化条件：160℃×15min，压力10-12MPa。
二段硫化在老化试验箱中进行。常温→150℃×1h→(1h)→200℃×4h，鼓风。
1.4 性能测试
按GB/T 528-1998，GB/T 531-1999测量硫化硅橡胶试样的物理机械性能；按GB/T 7759-1987测量试样的压缩永久变形性能；按GB/T3512-2001测量其热空气老化性能；抗撕裂性能按GB/T 529-1999测试，采用直角型试样。
2 结果与讨论
2.1 不同硫化剂的影响
从硅橡胶热老化过程的规律出发，提高硅橡胶热稳定性即提高硅橡胶的抗氧化降解能力，可从生胶结构和混炼胶配合两方面考虑，主要途径有：①防止硅橡胶有机侧基的氧化分解引起交联和降解，改变侧基钓结构，如引入苯基等；②防止主链环化解聚引起降解，主链中引人大体积链段，如碳硼烷基、苯撑基、苯醚撑基、环二硅氮烷基等；③防止硫化胶中交联链断裂，使硫化胶中含有比C-C键更高热氧化稳定性的交联键；④添加耐热添加剂防止侧链氧化交联和主链环化解聚，如Fe2O-3，CeO2等，提高硅橡胶侧基的热氧化稳定性，六苯基环三硅氧烷、硅氮橡胶等可以防止主链的环化解聚。
使用2种不同硫化剂的硅橡胶胶料的性能对照，见表1。
表1 2种不同硫化剂的硅橡胶性能表
硫化剂邵尔A硬度拉伸强度，MPa 拉断伸长率，% 拉断变形，% 撕裂强度，Mpa 压变，%(200℃×48h，30%) 250℃×72h老化后邵尔A硬度，度拉断伸长率，%
双-2，5 48 7 400 5 14 65 40 360
DCP 50 6 330 8 21 56 432 250
试验配方；预混胶，100；Fe2O3，5：硫化剂，1.0。
从表1可以看出，DCP硫化的硅橡胶压缩永久变形和抗撕裂性能较用双-2，5硫化的硅橡胶的性能优，其他性能大致相当。压缩永久变形性能较优，表明该胶料在高温下的抗氧化能力强，故试验胶料硫化剂选用DCP。
为了进一步改善混炼胶的压缩永久变形性能，从增加生胶用量，选择合适的硫化剂用量以及添加耐热助剂上着手，以提高胶料在高温下抗氧化降解能力。
叶定雷
2014年2月28日
硅橡胶的特性 硅橡胶 硅橡胶的性能主要源于线型聚硅氧烷的化学结构，即由于主链由Si-O-Si键组成，具有优异的热氧化稳定性，耐候性以及良好的电性能。当生胶侧链中引入少量苯基，可改善橡胶的耐低温性能；引入γ-三氟丙基，可提高耐油、耐溶剂性能。主链中引入亚芳基可提高耐用辐照及机械性能等。此外硅橡胶以白炭黑及金属氧化物等作填料，以有机硅化合物（硅氧烷或硅烷）作结构控制剂，并使用特定的改性添加剂，过氧化物硫化剂以及配合成型工艺等。因而，硅橡胶不仅具有一系列不同于有机橡胶的特性，而且硅橡胶之间的性能也可有相当差异。 1、耐热性 硅橡胶在空气中的耐热性比有机橡胶好得多,在150℃下其物理机械性能基本不变,可半永久性使用,在200℃下可使用1000h以上;380℃下可短时间使用.因而硅橡胶广泛用作高温场合中使用的橡胶部件。 2、耐候性 硅橡胶主链中无不饱和键,加之Si-O-Si键对氧、臭氧及紫外线等十分稳定，因而无需任何添加剂，即具有优良的耐候性.在臭氧中发生电晕放电时，有机橡胶很快老化，而对硅橡胶则影响不严重.长时间暴露在紫外线及风雨中，其物理机械性能变化不大，经户外曝晒试验数十年，未发现裂纹或降解发黏等老化现象。 3、电气特性 硅橡胶具有优良的电绝缘性能，其体积电阻高达1×（1014～1016）?.cm,抗爬电性10～30min(特殊品级可达3.5kv/6h),抗电弧性80～100s(特殊品级可达到420s);表面电阻为(1～10) ×1012?.cm;导电品级可达1×（10-3～107）?.cm;介电损耗角正切(tgδ)小于10-3,介电常数2.7～3.3(50Hz/25℃),介电强度18～36KV/mm,而且在很宽的温度及频率范围内变化不大.甚至浸入水中后,电性能也很少降低,十分适合用作电绝缘材料.硅橡胶对高压下的电晕放电及电弧具有优良的阻尼作用。 4、压缩永久变形 压缩永久变形性是硅橡胶在高、低温条件下作垫圈使用时的重要性能.二甲基硅橡胶的压缩永久变形性较差，在150℃下压缩22h 后形变值高达60%左右.但是甲基乙烯基硅橡胶,特别是使用烷基系列过氧化物硫化的制品,具有优良的压缩永久变形性,其形变值可在20%以下.二段硫化条件对压缩永久变形值也有很大的影响,亦即二段硫化温度愈高,压缩永久变形值愈低.为了改进硫化胶制品的压缩永久变形性,还可在胶料中添加氧化汞、氧化镉、氧化锌及醌类化合物等。 由于硅橡胶的压缩永久变形性能优异，因而适宜制作O形圈、密封垫片及胶辊等之用. 5、耐油、耐化学试剂性
甲基乙烯基硅橡胶分子量的测定 一、方法提要 粘度法是测定高聚物分子量较为简捷的方法。特性粘数[η]是高分子溶液浓度趋近于零时的比浓粘度或浓对数粘度（ηsp /c 或ln ηГ/c ）。在甲苯溶剂中，高分子物质的分子量和特性粘数的关系用下式表示：[η]=K·M α。由此公式计算得到分子量。 二、试剂 甲苯 三、仪器、设备 1、乌式粘度计。 2、G2耐酸过滤漏斗。 3、分析天平：感量0.0001g 。 4、玻璃容量瓶：一级，25mL 。 5、秒表：最小分度值为0.1s 。 6、恒温装置。 四、测定步骤 1、溶剂值的测定：量取甲苯约10mL ，经G2耐酸过滤漏斗滤于清洁干燥的乌式粘度计A 管中，并在其B 、C 管口套上粗细合适的乳胶管。将该粘度计垂直放置在（25±0.1）0C 的恒温水槽中，恒温约10min 后，封闭C 管上通大气的乳胶管，用橡皮吸球经套在B 管上的乳胶管将甲苯吸至a 球的二分之一处，此时，毛细管内及液面都不应有裂缝和气泡。然后停止吸液，并使B 、C 管都接通大气让液体自然流下，用秒表记下液体流经b 球上下刻度线的之间的时间。这样平行测试不少于5次，每次相差不大于0.2s 。取其算术平均值作为该粘度计的溶剂值t 0。 2、式样溶液值的测定：称取式样0.05~0.15g （精确至0.0001g ）于25mL 容量瓶中，加入甲苯约15mL ，使其完全溶解。溶解时若是静置则需8h 以上，若经常摇动则3h 即可。然后将盛有溶液的25mL 容量瓶250C 恒温条件下用甲苯稀释至刻度，摇匀。其后具体操作同1。 五、结果的表示 式样分子量（M ）按（1）~（6）式计算： ηГ=t t 0 ······（1） ηsp =ηГ – 1·····（2） c=m 25 ·····（3）[η]= ) ln (2Γ-ηηsp c (4) [η]=K·M α·····（5） M α=[η] K (6) 试中：ηГ——相对粘度；t ——溶液值，s ；t 0——溶剂值，s ；ηsp 增比粘度；c ——溶液浓度，g/mL ；m ——式样质量，g ；[η]——特性粘数，mL/g ；ln ητ——对数相对粘度；K —— 常数，9.46×10-3 ；α——特性指数，0.71。 平行测定两次结果之差应不大于1.0×104 。取其算术平均值为测定结果。
实验2 高分子材料压缩强度测定 一、实验目的 1、测定高分子材料的压缩性能，确定材料的压缩强度，压缩模量，压缩应变； 2、掌握高聚物的压缩性能实验方法。 二、实验原理 本实验是在规定的实验温度、湿度、加力速度下，在试样上沿轴向方向施加静态压缩负荷，以测定高分子材料的力学性能。 压缩实验是最常见的一种力学实验，压缩性能实验测定是把试样置于万能试验机的两压板之间，并在沿试样两端面的主轴方向，以恒定速率施加一个可以测量的大小相等方向相反的力，使试样沿轴向方向缩短，而径向方向增大，产生压缩变形，直到试样破裂或变形达到预告规定的例如25%的数值为止。施加的负荷由试验机上直接读得，并按下式计算其压缩应力： σ= P/F 式中σ——压缩应力，MPa； P——压缩负荷，N； F——试样原始横截面积，mm2。 压缩屈服应力指应力—应变曲线上第一次出现应变增加而应力不增加的转折点（屈服点）对应的应力，以MPa表示。 压缩强度指在压缩试验中试样承受的最大压缩应力，以MPa表示，它不一定是试样破坏瞬间所承受的压缩应力。 定应变压缩应力指规定应变时的压缩应力，即与应变为25%时对应的应力值，以MPa表示。 试样在压缩负荷作用下高度的改变量称为压缩变形，按下式计算： ΔH=H0-H 式中ΔH——试样的压缩形变，mm； H0——试样原始高度，mm； H——压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。 试样的压缩变形除以试样原始高度为压缩应变ε，计算式如下： ε=ΔH/ H0 式中ε——试样压缩应变； ΔH——试样的压缩形变，mm； H0——试样原始高度，mm； H——压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。 压缩模量指在应力—应变曲线的线性范围内，压缩应力与压缩应变的比值，以MPa 表示，取应力—应变直线上两点的应力差与对应的应变之比，按下式计算： E=（σ2-σ1）/（ε2-ε1） 式中E——试样的压缩模量，MPa； 三、影响高分子材料压缩强度的因素
Designation:D395–02 Standard Test Methods for Rubber Property—Compression Set1 This standard is issued under the?xed designation D395;the number immediately following the designation indicates the year of original adoption or,in the case of revision,the year of last revision.A number in parentheses indicates the year of last reapproval.A superscript epsilon(e)indicates an editorial change since the last revision or reapproval. This standard has been approved for use by agencies of the Department of Defense. 1.Scope 1.1These test methods cover the testing of rubber intended for use in applications in which the rubber will be subjected to compressive stresses in air or liquid media.They are applicable particularly to the rubber used in machinery mountings,vibra-tion dampers,and seals.Two test methods are covered as follows: Test Method Section A—Compression Set Under Constant Force in Air7–10 B—Compression Set Under Constant De?ection in Air11–14 1.2The choice of test method is optional,but consideration should be given to the nature of the service for which correlation of test results may be sought.Unless otherwise stated in a detailed speci?cation,Test Method B shall be used. 1.3Test Method B is not suitable for vulcanizates harder than90IRHD. 1.4The values stated in SI units are to be regarded as the standard. 1.5This standard does not purport to address all of the safety concerns,if any,associated with its use.It is the responsibility of the user of this standard to establish appro-priate safety and health practices and determine the applica-bility of regulatory limitations prior to use. 2.Referenced Documents 2.1ASTM Standards: D1349Practice for Rubber—Standard Temperatures for Testing2 D3182Practice for Rubber—Materials,Equipment,and Procedures for Mixing Standard Compounds and Prepar-ing Standard Vulcanized Sheets2 D3183Practice for Rubber—Preparation of Pieces for Test Purposes from Products2 D3767Practice for Rubber—Measurement of Dimensions2 D4483Practice for Determining Precision for Test Meth-ods Standards in the Rubber and Carbon Black Industries2 E145Speci?cation for Gravity-Convection and Forced-Ventilation Ovens3 3.Summary of Test Methods 3.1A test specimen is compressed to either a de?ection or by a speci?ed force and maintained under this condition for a speci?ed time and at a speci?ed temperature. 3.2The residual deformation of a test specimen is measured 30min after removal from a suitable compression device in which the specimen had been subjected for a de?nite time to compressive deformation under speci?ed conditions. 3.3After the measurement of the residual deformation,the compression set,as speci?ed in the appropriate test method,is calculated according to Eq1and Eq2. 4.Signi?cance and Use 4.1Compression set tests are intended to measure the ability of rubber compounds to retain elastic properties after pro-longed action of compressive stresses.The actual stressing service may involve the maintenance of a de?nite de?ection, the constant application of a known force,or the rapidly repeated deformation and recovery resulting from intermittent compressive forces.Though the latter dynamic stressing,like the others,produces compression set,its effects as a whole are simulated more closely by compression?exing or hysteresis tests.Therefore,compression set tests are considered to be mainly applicable to service conditions involving static stresses.Tests are frequently conducted at elevated tempera-tures. 5.Test Specimens 5.1Specimens from each sample may be tested in duplicate (Option1)or triplicate(Option2).The compression set of the sample in Option1shall be the average of the two specimens expressed as a percentage.The compression set of the sample in Option2shall be the median(middle most value)of the three specimens expressed as a percentage. 5.2The standard test specimen shall be a cylindrical disk cut from a laboratory prepared slab. 5.2.1The dimensions of the standard specimens shall be: 1These test methods are under the jurisdiction of ASTM Committee D11on Rubber and are the direct responsibility of Subcommittee D11.10on Physical Testing. Current edition approved Dec.10,2002.Published January2003.Originally approved https://www.doczj.com/doc/aa16409175.html,st previous edition approved in2001as D395–01. 2Annual Book of ASTM Standards,V ol09.01.3Annual Book of ASTM Standards,V ol14.04. 1 Copyright?ASTM International,100Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,PA19428-2959,United States.
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 3182 D 3183 D 3767 D 4483 E 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。 4. 意义和用途 4．1 压缩永久变形测试用于测量在长时间受压后，橡胶化合物保持弹性的能力。实际情况下的压力可能包括持续的挠力，持续的已知力，时短时续的压力产生的交替变形和恢复。虽然后者也产生压力永久变形，它的效果更接近于压缩挠曲和滞后测试。因此，压力永久变形测试主要适用于静态力的使用环境。测试经常在高温下进行。 5 试样 5.1 可以使用来自相同样品的2个（选项1）或3个（选项2）相同的试样。选项1的压力永久变形应为两个试样的平均值，表示为百分比；选项2的压力永久变形应为三个试样的中间值，表示为百分比。 5.2 标准测试试样应从实验室准备的平面上切割，形状为圆形。
硅橡胶(SiliconeRubber)是一种兼具无机和有机性质的高分子弹性 材料,其分子主链由硅原子和氧原子交替组成(—Si—O—Si—),侧链是与硅原子相连接的碳氢或取代碳氢有机基团,这种基团可以是甲基、不饱和乙烯基(摩尔分数一般不超过01005)或其它有机基团,这种低不饱和度的分子结构使硅橡胶具有优良的耐热老化性和耐候老化性,耐紫外线和臭氧侵蚀。分子链的柔韧性大,分子链之间的相互作用力弱,这些结构特征使硫化胶柔软而富有弹性,但物理性能较差。 硅橡胶发展于20世纪40年代,国外最早研究的品种是二甲基硅橡胶。1944年前后由美国DowCorning公司和GeneralElectric公司各自投入生产。我国在60年代初期研究成功并投入工业化生产。现在生产硅橡胶的国家除我国外,还有美国、英国、日本、前苏联和德国等,品种牌号有1000多种。 1 硅橡胶的分类和特性 1.1 分类 硅橡胶按其硫化机理不同可分为热硫化型、室温硫化型和加成反应型三大类。 1.2 特性 (1)耐高、低温性 在所有橡胶中,硅橡胶的工作温度范围最广阔(-100～350℃)。例如,经过适当配合的乙烯基硅橡胶或低苯基硅橡胶,经250℃数千小时或
300℃数百小时热空气老化后仍能保持弹性;低苯基硅橡胶硫化胶经350℃数十小时热空气老化后仍能保持弹性,它的玻璃化温度为-140℃,其硫化胶在-70～100℃的温度下仍具有弹性。硅橡胶用于火箭喷管内壁防热涂层时,能耐瞬时数千度的高温。硅橡胶在高温下连续使用寿命见表1。 (2)耐臭氧老化、耐氧老化、耐光老化和耐候老化性能 硅橡胶硫化胶在自由状态下置于室外曝晒数年后,性能无显著变化。硅橡胶与其它橡胶的耐臭氧老化性能比较见表2。 (3)电绝缘性能 硅橡胶硫化胶的电绝缘性能在受潮、频率变化或温度升高时变化较
硅橡胶的应用及发展前景 摘要：由于硅橡胶本身具有耐高低温、耐老化、透明度高、生理惰性、与人体组织和血液不粘连、生物适应性好、无毒、无味、不致癌等一系列优良的特性，所以硅橡胶在各个领域有着广泛的应用。本文简要介绍了硅橡胶的种类、不同制备方法的反应机理、最新的研究进展及其应用。 关键字：硅橡胶；应用；加成；缩合；氧化；分类 硅橡胶为一特种合成橡胶，它是由二甲基硅氧烷单体及其它有机硅单体，在酸或碱性催化剂作用下聚合成的一类线型高聚物(生胶)，经过混炼、硫化，可以相互交联成为橡胶弹性 体，其基本结构链，表示通式： 硅橡胶的性能特点如下： （1）物理机械性能：硅橡胶在室温下物理机械性能比其他橡胶低，但在150℃高温以上其物理机械性能高于其他橡胶，一般硅橡胶除弹性较好以外，拉伸强度、伸长率、撕裂强度都很差。 （2）耐高低温性能：硅橡胶可在-100℃-250℃长期使用，若适当配合的乙烯基硅橡胶可在250℃下工作数千小时，300℃下工作数百小时。热空气老化后仍能保持橡胶特性，低苯基硅橡胶的玻璃化转变温度为-140℃，其硫化胶在-70℃-100℃下仍具有弹性，硅橡胶可耐数千度的瞬时高温。 （3）优异的耐臭氧老化、热氧老化、光老化和气候老化性能：硅橡胶硫化胶在自由状态下室外暴晒数千年后性能无显著变化。 （4）优良的电绝缘性能：硅橡胶硫化胶在受潮、遇水和温度升高时的电绝缘性能变化很小。 （5）特殊的表面性能：硅橡胶是疏水的，对许多材料不粘可起隔离作用。 （6）优异的生理惰性：硅橡胶无水、无毒，对人体无不良影响，具有良好的生物医学性能。 （7）良好的透气性：硅橡胶的透气率较普通橡胶大数十至数百倍，而且对不同气体的
缓冲材料静态缓冲性能的测定 1、实验内容 理解缓冲系数的概念，掌握静态缓冲系数的测试方法 2、实验目的 1）、熟悉仪器的原理及使用方法，学习分析实验结果 2）、了解流通环境中缓冲包装对运输包装件的作用 3）、掌握国家标准测试方法，了解分析实验产生误差的原因 3、实验原理及相关标准 1）、本实验原理是通过拉力试验机对试样世家静态压缩负荷时测定缓冲材料的变形情况，经过数据分析和处理后得出的静态性能的方法。 可分为A法（不进行预处理）和B法（进行预处理后再实验） 2）相关标准 ①按GB/T 4857.17的规定准备试验样品，数量一般不少于3件； ②按GB/T 4857.1 的规定，对试验样品各部位进行编号(只要求了解)； ③按GB/T 4857.2的规定，选定试验样品的实际工作环境对试验样品进行温湿度预处理（只要求了解）； ④按GB/T 8168-2008的规定，对试样进行静态压缩试验 4、实验设备 HD-604S电脑式伺服拉力试验机 游标卡尺 5、实验步骤 A法（不进行预处理） 1)试样的采集：试样尺寸为100*100mm，高度25±0.2mm（当厚 度小于25mm时允许叠放）。试样各处高度相差不大于0.1 mm,两端面与主轴必须垂直。每组试样不少于3个(为节省材料和时间，只做一次)。 2)环境预处理：在标准环境湿度（23℃±2℃，50％±2％）下进行状 态调节，时间为24小时。
3)测试试样厚度：在试样样品的上表面上放置一块平整的刚性平板， 使试验样品受到0.2±0.02kpa的压缩载荷。30s后在载荷状态下测量试样四角的厚度，求出平均值（T）（精确到0.1mm） 4)将拉伸机的开关拨到“1”位置，打开计算机和软件 5)将试样放在两平压板件，使试样上下端面与平压板重合。通过微调 按钮，使上平板贴近试样上端面，但不产生压力。 6)进入软件工作界面，先进行测前设置 （1）点击“试样资料选择”旁边的修改按钮，输入试样的宽度、厚度及标距，点击“确定”按钮。 （2）在“控制方案选择”中选择“压缩”，再点击“修改”按钮，将“定速度的控制值”改为15mm/min，在“切换条件”中选中“位移≥”，条件值设为24mm（此值根据试样标距而定，此次试样的标距为30mm左右），点击“确定”按钮。 7）进行测试结果设置：点击“测试结果”按钮，进入设置界面。点击“修改”按钮，在“名称列表中”选中第二个“自动取点”；在Word报表模板中选择“T3.doc”模板；在“报表图形选择”中选中“应力-应变”；在“测试自动切换到”中，选择“应力-应变”；点击“确定”按钮。 8）设置好后，点击“开始测试”按钮，开始试验。 9）待测试完成自动停止后，点击“复位”按钮，使上压板回位，系统返回待机状态。 10）在“测试结果”界面中，点击“输出Word报表”及“原始数据Excel”，保存试验数据。 B法（进行预处理） 该试验的1）、2）步与A法相同；第三步以试样标距的20%的变形载荷反复压缩10次(为节省材料和时间，只做一次)，卸载30min后按A法的第三步测试厚度；此后的4）~10）与A法相同。
硅橡胶分类 (1)通用型(一般强度型)采用乙烯基硅橡胶与补强剂等组成，硫化胶物理机械性能 属中等强度，拉伸强度为 4.9?6.9MPa (50?70kgf/cm 2),伸长率为 200?300%，是用量最多、通用性最大的一种类型的胶料。 ( 2)高强度型采用乙烯基硅橡胶或低苯基硅橡胶，以比表面积较高的气相白炭黑或经过改性处理的白炭黑作补强剂，并加入适宜的加工助剂和特殊添加剂等综合性配合改进措施，改进交联结构(产生“集中交联”) ，提高撕裂强度。这种胶料的拉伸强度为7.8?9.81MP(80?100kgf/cm2),扯断伸长率为500?1000%,撕裂强度为29.4? 49kN/m。 ( 3)耐高温型采用乙烯基硅橡胶或低苯基硅橡胶，补强剂的种类和耐热添加剂经适当选择，可制得耐300?350 E高温的硅橡胶。 (4)低温型主要采用低本基硅橡胶，脆性温度达-120 C,在-90 C时不丧失弹性。 (5)低压缩永久变形型主要采用乙烯基硅橡胶，以乙烯基专用的有机过氧化物作硫化剂；当压缩率为30%肘，在150C下压缩24?72小时后的压缩永久变形为7.0?15%(普通硅橡胶为 20? 30%)。 (6)电线、电缆型主要采用乙烯基硅橡胶，选用电绝缘性能良好的气相白炭黑为补强剂，具有良好的压出工艺性能。 ( 7)耐油耐溶剂型主要采用氨硅橡胶，一般分为通用型和高强度型两大类。 (8)阻燃型采用乙烯基硅橡胶，添加含卤或铂化合物作阻燃剂组成的胶料，具有良好的抗燃性。 ( 9)导电性硅橡胶采用乙烯基硅橡胶，以乙炔炭黑或金属粉末作填料，选择 2 高温硫化或加成型硫化方法，可得到体积电阻系数为 2.0?10 Q ? cm的硅橡胶。 (10)热收缩型乙烯基硅橡胶中加入具有一定熔融温度或软化温度的热塑性材料，硅橡胶胶料的热收缩率可达 35?50%。 (11)不用二段硫化型采用乙烯基含量较高的乙烯基硅橡胶，通过控制生胶 和配合剂的PH值，加入特殊添加剂等制得。据Dow Corning公司资料，胶料可分为高
文章编号:1001-9731(2018)09-09107-04 不锈钢纤维多孔材料的准静态压缩性能? 王建忠1,敖庆波1,马军1,汤慧萍1,宋卫东2,罗世铭3,陈旭军3,江林3 (1.西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室,西安710016; 2.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081; 3.金川集团股份有限公司,甘肃金川737100) 摘要:以直径为?8,20μm的316L不锈钢纤维毛毡为原料,通过烧结工序制备了孔隙率为64.3％~89.3％的不锈钢纤维多孔材料,采用INSTRON测试仪测试了其准静态压缩性能,利用Vic-3D非接触应变测试仪获得了材料的静态压缩应力应变曲线,利用高速摄像机拍摄了材料的静态变形过程,系统分析了孔隙率二纤维直径二材料厚度对多孔材料弹性模量和能量吸收值的影响规律三研究表明不锈钢纤维多孔材料的准静态压缩应力应变曲线分为3个阶段,即弹性变形阶段二弱变形强化阶段和强变形强化阶段三随着孔隙率的降低,多孔材料的弹性模量和能量吸收值逐渐增加,其弹性模量和能量吸收值最大分别达到542MPa和27.7MJ/m3(孔隙率为64.3％)三关键词:多孔材料;不锈钢纤维;孔隙率;准静态压缩;能量吸收 中图分类号: TG142.71文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2018.09.019 0 引言 对于设计者和材料科学家而言,金属纤维多孔材料最引人注目的地方是其独特的综合物理力学性能,如高冲击性能二高横向断裂强度二高拉伸强度二良好的导热性能以及优异的液体/气体渗透性能,被广泛地应用于冶金二石化二汽车二过滤二航天航空及国防电子对抗等领域[1]三一些工业发达国家相继开展了金属纤维的研究和生产工作,如比利时Bekaert公司二美国GAM-MA公司和3M公司二日本NIPPON SEISEN公司二中 国西北有色金属研究院和湖南惠同新材料股份有限公司三由金属纤维制备的金属纤维多孔材料是一类新型轻质金属多孔材料,其孔结构由孔隙二烧结结点和纤维骨架构成,它在保持高孔隙率(?70％)的前提下,孔径可逐渐由毫米级减小到微米甚至纳米级,孔结构千变万化,具有良好的可设计性[2]三高孔隙率的金属纤维多孔材料在较低的传递载荷下可吸收大量的变形能,用作缓冲器可对机构部件起保护作用三不同构形的孔结构对多孔材料的压缩性能及能量吸收值产生显著影响[3]三 国内外主要针对金属纤维多孔材料的准静态压缩性能开展了研究三Paul Duche y ne等[4]采用?50和100μm的316L纤维制备了低孔隙率的金属纤维多孔材料,并对其压缩强度进行了分析三瑞典哥德堡Vol-vo公司采用两层薄不锈钢板,中间用环氧树脂粘结不锈钢纤维制备了一种夹芯结构的超轻不锈钢板材(HSSA,h y brid stainless steel assembl y)并获得了专利,该材料比铝更轻,刚性更好,兼具良好的隔音和防震特性三英国剑桥大学和美国麻省理工学院研究发现HSSA比实体金属多吸收了50％~60％的能量[5]三德国IFAM研究所以FeCrAl和Ni3Al合金纤维为原料,制备出不同形状(平板二圆柱和圆环)的高孔隙率(70％~95％)多孔材料,系统研究了结构特性与力学性能的相互关系[6-8]三国内西北有色金属研究院的研究表明[5,9-10],金属纤维多孔材料的压缩应力应变曲线光滑,其面内压缩行为可分为弹性变形阶段二塑性屈服平台阶段和致密化阶段,而厚度方向压缩变形的3个阶段不明显;随着孔隙率的增加,多孔材料的压缩强度和屈服强度均减小;烧结工艺对多孔材料的压缩性能影响很大三华南理工大学的研究表明[11-12],铜纤维多孔材料经过单向压缩后,其外观仍然呈规则的三维矩形块形状,仅在高度方向上变化较为显著,长度和宽度方向变化不大;孔隙率对铜纤维多孔材料的压缩性能影响很大,孔隙率越高,相同应变条件下的应力值越低三另据文献报道[13-14],在孔隙率基本相同时,金属纤维多孔材料的能量吸收值是泡沫铝的10倍左右三虽然国内外对金属纤维多孔材料的压缩性能进行了研究,但并未涉及材料能量吸收值的研究三为此,本文以?8,20μm的316L不锈钢纤维毛毡为原料,采用真空烧结技术制备出孔隙率为64.3％~89.3％不锈钢纤维多孔材料,系统研究了孔隙率二材料厚度二纤维直径对其弹性模量及能量吸收值的影响规律三 70190 王建忠等:不锈钢纤维多孔材料的准静态压缩性能 ?基金项目:国家自然科学基金资助项目(51301141,51701164);爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学)开放课题资助项目(KFJJ17-14M) 收到初稿日期:2018-05-11收到修改稿日期:2018-08-10通讯作者:王建忠,E-mail:wan gj z20012001＠https://www.doczj.com/doc/aa16409175.html, 作者简介:王建忠(1980－),男,内蒙古包头人,教授级高级工程师,博士,从事金属多孔材料制备及应用研究三万方数据
影响硫化橡胶压缩永久变形的因素 字体大小：大| 中| 小2006-09-25 16:15 - 阅读：4193 - 评论：15 压缩永久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栩对流动，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，它们之问的关系，不易表述清楚现把我个人的理解提出与大家讨论。 弹性——橡胶的弹性应是珲论上的一个概念，它表示橡胶分子链段和侧基内旋转的难易程度，或是橡胶分子链柔顺及分子问作用力的大小。对于硫化橡胶，其弹性还与交联网络密度及规整性有关。 弹性与扯断永久变形——我们常说天然橡胶的弹性很好，但它的扯断永久变形往往是很大的，这主要是天然橡胶仲长率很大，仲长过程中造成网络的破坏及分子链的位移很大，断裂后的恢复历程长和不可恢复的部分增加。如果以定仲长的永久变形作比较，天然橡胶的永久变形就不一定很大了。 打击弹性或回弹性是在定负荷(或定能量)条件下测定的，其弹性的大小与硫化胶的交联程度或
金属材料静态力学性能测试 一、实验目的和内容 1、测定金属材料的拉伸、压缩和扭转时力学性能参数，如屈服极限，强度极限等； 2、观察实验现象，并比较金属材料在拉伸、压缩和扭转时的变形及破坏形式。 3、比较金属材料在拉伸、压缩和扭转时的力学性能特点。 二、实验名称 拉伸试验，压缩试验，扭转实验。 三、实验设备 电子式万能材料试验机（WDW3100型） 电子扭转试验机 游标卡尺 四、试件 1、拉伸试验所采用的试件 试件采用两种材料：低碳钢和铸铁。低碳钢属 于塑性材料；铸铁属于脆性材料。试件的外形如图 1所示。本实验采用的试件是GB228-87规定的“标 准试件”中的一种。试件的标距等截面测试部分长度 mm l 1000=，直径mm d 100=。 2、压缩试验所采用的试件 试件的形状如图2所示，本实验采用的试件是国际规定的“标准试件”中的一种。 图2 压缩试件 3、扭转试验所采用的试件 采用标准试件，类似拉伸试件。 五、实验原理 拉伸实验原理： d 0
压缩实验原理： 扭转实验原理： 六、实验方法及步骤 （一）拉伸试验 测定一种材料的力学性能，一般应用一组试件（3～6根）来进行，而且应该尽可能每一根试件都测出所要求的性能。我们主要是学习试验方法，所以我们测定低碳钢σs、σb、δ、ψ的拉伸试验只用一根试件来进行。其试验步骤如下： 1、测量试件尺寸，主要是测量试件的直径和标距。在标距部分取上、中、下三个截面，对每一个截面用游标卡尺（精度0.02mm）测量互相垂直方向的直径各一次，取其平均值最小截面处的平均直径作为试件的直径。 2、顺时针旋转钥匙打开试验机。 3、用远控盒调整上下夹头的位置，将试件装在实验机的夹具上。 4、打开实验软件，先点联机按钮，然后设置参数。点击参数录入按钮,输入试验编号及试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验开始点、横梁速度及方向等。 5、选择试验编号和实验曲线，将负荷与位移清零。 6、点击“试验开始”按钮，开始式样，同时仔细观察试样在试验过程中的各种现象。 7、试件被拉断后取下试件，量取拉断后的标距和颈缩处的直径。填入到软件中出现的对话框里。 8、查看并保存数据。 9、实验结束后，点击“脱机”按钮，关闭实验软件。然后关闭试验机及计算机。 （二）压缩试验 1、测量试件的尺寸。用游标卡尺测量相互垂直方向的直径各一次，取其平均值作为试件的直径。 2、将试件放在实验机上下两个压头之间，开动实验机进行实验。 3、打开实验软件，先点联机按钮，然后设置参数。点击参数录入按钮,输入试验编号及试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验开始点、横梁速度及方向等。 4、选择试验编号和实验曲线，将负荷与位移清零。 5、点击“试验开始”按钮，开始式样，同时仔细观察试样在试验过程中的各种现象。 6、试件被压断（铸铁压断，而低碳钢过屈服或规定的载荷值）点击“实验结束”按钮，停止实验， 7、查看并保存数据。 9、上升移动横梁取下试件。实验结束后，点击“脱机”按钮，关闭实验软件，然后关闭试验机及计算机。 （三）扭转实验 1、测量试件直径 d，打开试验机电源预热仪器。 2、将试件安装于机器夹头中，并夹紧。 3、打开实验软件，点击试样录入按钮输入试验材料、试验方法、试验编号、
https://www.doczj.com/doc/aa16409175.html, 含能材料Chinese Journal of Energetic Materials ，Vol.26,No.8,2018（720-724）于钟深，方向，高振儒，罗先南，吴家祥，张军，李裕春 TiH 2含量对Al/PTFE 准静态压缩力学性能和反应特性的影响 于钟深，方向，高振儒，罗先南，吴家祥，张军，李裕春 （陆军工程大学野战工程学院，江苏南京210007）摘 要：为了研究铝/氢化钛/聚四氟乙烯（Al/TiH 2/PTFE ）反应材料的力学性能和反应特性，采用冷等静压和真空烧结工艺制备了 四种不同TiH 2含量（0%，5%，10%，20%）的试件，同时制备了不含活性Al 颗粒的TiH 2/PTFE 试件作为对比组，对所有试件开展了准静态压缩实验。得到了不同TiH 2含量下试件的应力应变曲线及反应率数据，并记录下了试件的反应现象。对反应残渣进行了X 射线衍射（XRD ）物相分析，讨论了材料的反应机理。结果表明，TiH 2含量对材料性能和反应率影响显著，当TiH 2含量为5%时，反应率达到90%，材料强度达到最大值108MPa ，比Al/PTFE 类材料强度高15.1%；在TiH 2和Al 含量相同时，TiH 2颗粒对PTFE 基体增强作用大于Al 颗粒；与Al/PTFE 相比，含TiH 2的试件反应时出现了特殊的燃烧火苗现象，且该现象随TiH 2含量增加逐渐明显；材料断裂尖端高温引发Al 与PTFE 反应，使TiH 2活化，释放出氢，生成TiC ，能量释放充分，达到其作为高能添加剂的目的。关键词：反应材料；铝/氢化钛/聚四氟乙烯（Al/TiH 2/PTFE ）；准静态压缩；力学性能；反应特性中图分类号：TJ55；O341；O389 文献标志码：A DOI ：10.11943/CJEM2017387 1引言 近年来，反应材料（RMs ）以其高能量密度以及在 受到冲击时高能量释放速率的优越性能，被越来越多的学者关注。铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE ）便是其中较为典型的一类含能材料，这种材料经过粉末压实，真空烧结等工艺处理后，可以形成具有一定强度、硬度和质量密度特性的块状结构，在冲击作用下会发生剧烈的化学反应并释放出大量热量。在完全配比的条件下，Al/PTFE （质量比为26.5/73.5）复合材料完全反应时单位质量热值能达到8.53MJ ·kg -1 ，是TNT 反应热值（4.18MJ·kg -1）的2倍，绝热反应温度甚至超过4000K 。采用这种材料制作的各种常规战斗部毁伤元，如活性破片、药型罩及战斗部壳体等，具有独特的撞击-反应两段式毁伤效果，应用价值极高。对Al/PTFE 类反应材料的材料性能，国内外学者开展了大量研究，并取得 了显著的成果［1-12］。 氢化钛（TiH 2）是一种拥有广阔应用前景的新型含能材料，氢以极高的浓度存在于金属中，具有很高的能量密度。含氢量为3.9%的TiH 2，其能量完全释放时单位质量热值可达21.5MJ·kg -1［13］，远远高于TNT 和Al/PTFE （质量比为26.5/73.5）。因此，该材料是含能材料领域极具潜力的高能添加剂。目前，许多学者将TiH 2引入到炸药、推进剂及烟火剂中，并进行了一系列研究。薛斌［14］等研究了RDX/TiH 2混合炸药的空中爆炸特性，发现当TiH 2含量为20%时，爆炸产生的冲击波峰值压力、正压作用时间以及比冲量分别增加了6%、9%、23%；程扬帆［15］等将TiH 2加入到乳化炸药中，进行了水下爆炸实验研究，结果表明混合炸药爆炸产生的总能量以及比冲量都显著增加，且炸药猛度实验表明混合炸药铅柱压缩距离比不含TiH 2乳化炸药增加了37%；Sorensen ［16］等研究了TiH 2和KClO 4混合物的相容性，结果表明混合物在贮存20年后仅有0.011%的TiH 2发生分解，TiH 2与强氧化剂有很好的相容性。然而，尚未发现将TiH 2引入到Al/PTFE 反应材料中的报道。 为此，本课题组首次将TiH 2加入到Al/PTFE 反应材料体系中，采用准静态压缩实验对不同TiH 2含量的反应材料力学性能及反应特性进行研究，并分析了材料反应机理。 文章编号：1006-9941（2018）08-0720-05 收稿日期：2017-12-20；修回日期：2018-02-14网络出版日期：2018-05-04 基金项目：国家自然科学基金（51673213）；青年科学基金（51704302）作者简介：于钟深（1991-），男，博士生，主要从事反应材料制备及性能研究。e-mail ：chunweiyu@https://www.doczj.com/doc/aa16409175.html, 通信联系人：李裕春（1974-），男，副教授，主要从事战斗部设计及冲击毁伤研究。e-mail ：65107840@https://www.doczj.com/doc/aa16409175.html, 引用本文：于钟深，方向，高振儒，等.TiH 2含量对Al/PTFE 准静态压缩力学性能和反应特性的影响［J ］.含能材料，2018，26（8）：720-724. YU Zhong-shen ，FANG Xiang ，GAO Zhen-ru ，et al.Effect of TiH 2Content on Mechanical Properties and Reaction Characteristics of Al /PTFE Under Quasi-Static Compression ［J ］.Chinese Journal of Energetic Materials （Hanneng Cailiao ），2018，26（8）：720-724. 720 万方数据