①低温改性天然橡胶剪切性能研究余惠琴,刘晓红(西安航天复合材料研究所,西安710025)摘要:通过与天然橡胶剪切强度及剪切应变关系的比较,研究了低温改性天然橡胶在-30～50℃的剪切性能。研究结果表明,低温改性天然橡胶在-30℃或50℃下保温6h后,当剪切应力为343N时,其剪切模量与室温剪切模量相近,能满足-30～50℃温度范围内弹性材料的使用要求;同时低温改性天然橡胶与金属及其它复合材料粘接质量良好,能满足构件-30～50℃温度范围内的粘接强度要求。关键词:低温改性天然橡胶;剪切模量;粘接强度中图分类号:TQ332.5文献标识码:A文章编号:100622793(2006)0320222203Studyonshearpropertiesoflow2temperaturemodifiednaturerubberYUHui2qin,LIUXiao2hongAbstract:Compaedwiththerelationshipbetweenshearstrengthandstrainofnaturerubber,theshearpropertiesofthelow2temperaturemodifiednaturerubberat-30～50℃wasinvestigated.Theanalysisresultsshowthattheshearmodulusofthelow2temperaturemodifiednaturerubberkeptfor6hoursat-30℃or50℃isclosetoshearmodulusatroom2temperaturewhentheshearstressisupto343N.Furthermore,theadhesivequalityofthemodifiednaturerubberwithmetalsandothercompositemateri2alsisverygood,whichcanmeettheadhesivestrengthdemandofcomponentinthetemperaturerange-30～50℃.Keywords:low2temperaturemodifiednaturerubber;shearmodulus;adhesivestrength[3]1引言天然橡胶在室温下具有优异的机械和粘接性能,被广泛用作各种弹性材料,但其分子构型单一而规整,在较低温度下易结晶,分子链高度定向排列使硫化胶弹性下降,模量大幅度提高,不能满足较低温度环境的使用要求[1]。为改善天然橡胶因低温结晶而引起的性能下降,拟从以下几方面进行天然橡胶低温改性:(1)在天然橡胶中加入低温性能优异的合成橡胶共混改性,通过并用胶的形式打破天然橡胶分子链中的结构规整性;(2)在天然橡胶中加入长链的脂肪酸酯类增塑剂,通过低温增塑剂使橡胶分子链之间的距离增大,提高橡胶分子链的柔性[2]。基于以上两点,在天然橡胶中同时加入低温性能优异的顺丁橡胶和低温增塑剂,对混炼方式、两种胶料的配比、低温增塑剂的用量等因素对硫化胶性能的影响进行了分析,确定了低温改性天然橡胶配方,同时借鉴改性天然然橡胶的压制工艺。文中主要对低温改性天然橡胶配方和天然橡胶配方进行性能比较,分析了低温改性天然橡胶在-30～50℃时的剪切性能及其与其它材料的粘接性能。2实验2.1主要原材料及配比主要原材料:天然橡胶(NR)、顺丁橡胶(BR9000)、酯类增塑剂及其它配合剂。顺丁橡胶和增塑剂的含量对低温改性天然橡胶剪切性能影响较大,试验结果表明,顺丁橡胶量为30～40份,增塑剂量为10～20份时,低温改性天然橡胶剪切性能较好[3]。2.2混炼工艺天然橡胶与顺丁橡胶相容性较好,是并用效果较好的橡胶并用体系。两种橡胶的混炼方法对并用胶①收稿日期:2004212214;修回日期:2005203228。作者简介:余惠琴(1970—),女,硕士,主要从事高弹性材料及其粘接技术研究。E2mail:liangliyuan1994@sina.com—222—2006年6月余惠琴,等:低温改性天然橡胶剪切性能研究第3期胶性能的影响,结果表明,对天然橡胶/顺丁橡胶(70/30)的并用橡胶,用混炼工艺A制得的并用硫化胶拉伸强度和扯断伸长率最高,综合性能优良[3]。2.3试样制备与性能测试在50T平板硫化机上进行橡胶硫化,剪切试样采用的胶粘剂和硫化工艺与天然橡胶配方相同。按照Q/Gb58.1—87测试低温改性天然橡胶剪切强度和剪切模量。高、低温剪切性能测试是在指定温度下保存若干小时后按照Q/Gb58.1—87进行。采用HG42853—81硫化橡胶与金属粘接剪切强度图2低温改性天然橡胶τ2ε、G2ε关系Fig.2τ2εandG2εcurveoflow2temperaturemodifiednaturerubber3结果与讨论3.1低温改性天然橡胶室温力学性能低温改性天然橡胶室温力学性能见表由图1可知,室温下天然橡胶在小应变的情况下剪切强度增加幅度较小,当剪切应变逐渐增大时(大于400%),剪切强度陡然增加;在小应变的情况下剪切模量偏大,当剪切应变逐渐增大时,剪切模量稍微降低,在剪切应变为100%～300%时处于最低区间并趋于稳...