橡胶的拉断破坏现象
来源: | 作者:巨鼎橡塑 | 发布时间: 2022-02-24 | 78 次浏览 | 分享到:
橡胶拉断破坏现象与刚体材料的破坏现象有根本的差异,这是由橡胶材料所特有的大分子结构和粘弹性质所决定的。因此,温度、断裂形变速度及网构状态对其拉断破坏现象都有明显的影响。

橡胶拉断破坏现象与刚体材料的破坏现象有根本的差异,这是由橡胶材料所特有的大分子结构和粘弹性质所决定的。因此,温度、断裂形变速度及网构状态对其拉断破坏现象都有明显的影响。

采用显微摄影术观察软质网构橡胶拉伸破坏行为。当在恒速缓慢拉伸过程,如图5一18所断裂位置示开始在A部位出现应力集中现象,以致在A部位产生与外力垂直方向的微小裂口。由于分子结构的这种局部破坏,使裂口周围紧张状态的分子结构,得到松驰。结果集中于A部位周围的能量得到分散。致使A部位的裂口停止发展。继续拉伸,又可能在B部位出现应力集中现象,继之,在这个部位又以相同形式产生微小裂口。所以缓慢拉伸时,在橡胶试片表面上会先后出现许多这种微小裂口。在拉仲后期,应力最后集中于D部位较大裂口处,使裂口维续扩大,致使试片断裂。

试片拉伸时,裂口的增大是在裂口两端产生了丝状结构,这是由于裂口两端的大分子链段发生移动所致。这种移动过程使丝状结构最后被拉断。

丝状结构的产生和拉断与橡胶的网构密度、温度、形变速度有密切关系。实验表明,网构密度小、温度高、拉伸速度低,更有利于形成丝状结构。

采用扫描电镜观察橡胶试片的拉伷断裂截而,存在有破坏的核。观察已知,这些破坏核是引起裂口的中心。它们可以是炭黑、氯化锌等配合剂的结块或是其他聚合物、沙粒等异物或分散不良的并用橡胶组份以及气泡等,由于这些物质的存在,很易在破坏核周围产生应力集中,导至大分子结构的破坏,以至产生小裂口。

1、拉伸速度对橡胶拉断破坏现象的影响

实验结果表明,橡胶试样快速拉伸所产生的快速拉断,试样来不及先从缺陷处产生裂口,而是直接发生断裂破坏。但慢速拉伷缓慢拉断,就有如前所述的破坏过程。前者类似刚体材料的破坏现象。

此外,拉伸速度对试样拉断面形态有明显影响,软质丁苯硫化胶试样,于不同拉伸速度下,试样拉断截面有不同的粗糙度,拉伷速度越大,拉断截面光滑区城越大,即祖糙度越小。反之,能够增大粗慥区域。实际实验时,采用的拉伸速度都是属于快速范围,试样拉断截面都有较大的光滑区域。

拉断截面的粗糙程度,决定于网构中锥段受力和断裂行为。当试样拉伸时,断裂部位网构链段受力不均,拉断的瞬间,拉断截面上各点的破坏,不是同时发生,即破坏程度不同,在拉断的截面上,就出现粗糙现象。这种拉伸破坏称为高弹性拉伸破坏。反之,拉伸速度快,破坏瞬间,胶表现了低弹性或硬脆性。此时,拉伸应力集中,来不及分散,当某处超过极限应力,即产生脆性断裂,在破坏截面上,同时发生拉断,在截面上出现较大的光滑区域,这种破坏称之脆性破坏。

2、温度和网构对橡胶拉斷破坏现象的影响

温度对橡胶拉伸断裂现象也有很大影响。在玻璃化温度Tg以上,高弹性温度范围,较慢的拉伸速度下,拉断截面表现有大面积的粗糙区域。在温度Tg以下时,橡胶呈现脆硬状态,此时的拉断完全是脆性破坏,出现大面积的光滑区域。

另外,橡胶网构密度越大,弹性摸量越高,拉断破坏时,断裂截面的粗糙区域越小,而光滑区域越大,反之有相反现象。拉伸断裂现象也与橡胶分子结构中含有的极性基团有关,含有极性基团越多,分子间力越强,试样断裂截面具有较大的光滑区域。例如,非极性橡胶以较快速拉仲(经过几分钟),拉断截面就出现明显粗糙区域,而丁睛橡胶(含30%丙烯腈),在20℃下经过3小时的缓慢拉伸,拉断面才出现粗糙区域。