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三元乙丙橡胶耐热空气老化性能与高温场高弹本构模型适用性的研究

王瑞华  
【摘要】:本文主要对三元乙丙橡胶(EPDM)的高温拉伸性能以及耐热空气老化性能进行了研究,同时采用高温拉伸数据进行了本构模型方程拟合处理,对高温场拉伸行为进行了评价。分析对比了乙烯-辛烯共聚物(POE)与丙烯基弹性体(PBE)对EPDM共混改性的影响。结果表明,采用过氧化二异丙苯(DCP)硫化时,添加POE会降低体系的硫化程度,而PBE则会提高体系硫化程度;共混胶耐老化性能均会随着POE或PBE用量的增加而变好,胶料的高温拉伸强度随着POE用量的增加而增加。采用硫黄硫化时,POE和PBE的加入都会延长混炼胶正硫化时间,耐热空气老化性能随着PBE用量的增加不断提高,POE或PBE的加入都会使胶料的高温拉伸性能先变好后变差;EPDM/POE并用比为60/40,EPDM/PBE并用比为80/20时材料高温条件下拉伸强度最大。对普通硫黄(S)与不溶性硫黄(IS)硫化EPDM时的情况进行了分析,发现使用普通硫黄硫化EPDM时,热空气老化后的EPDM的拉伸强度与拉断伸长率的降低幅度高于不溶性硫黄硫化的EPDM,另外其50%定伸应力在硫黄用量为1~3份时增幅较大,超过3份增幅明显下降。在DCP硫化体系中,分析了使用四甲基二硫代秋兰姆(TMTD)作为助交联剂时与硫黄的异同,发现TMTD会提高EPDM的硫化效率,但硫化程度明显低于使用硫黄作助交联剂时的情况,但经过热空气老化后的使用TMTD的硫化胶的交联密度相比于硫黄变化较小,使用TMTD的EPDM在耐热空气老化方面有优于硫黄。高温拉伸性能使用硫黄的EPDM要优于TMTD,而高温性能随着TMTD用量不同产生的的变化不是很明显,但硫黄用量不同会使EPDM高温拉伸性能产生明显的波动。考察了高温单轴拉伸时Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型与EPDM高温拉伸应力-应变曲线的吻合性,发现Mooney-Rivlin模型的拟合数据与实际数据的吻合性较好,一般在拉伸初期与拉伸后期Mooney-Rivlin模型的拟合数据均低于实验数据,在拉伸中期Mooney-Rivlin模型的拟合数据高于实验数据;Yeoh模型的拟合曲线均围绕着实际数据波动,在拉伸后期一般高于实际数据,且在DCP用量为4份、硫黄为1份时拟合度最好;相比之下一般情况时Mooney-Rivlin模型拟合度优于Yeoh模型。


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