橡胶黏弹性：蠕变、应力松弛、压缩永久变形

影响橡胶蠕变和应力松弛的因素：由于分子链间有化学键接，构成交联网络，应力松弛只能松弛到与网络变形相应的平衡应力值；蠕变时不存在分子链的相对移动，即不存在粘性流动；形变恢复时也没有永久变形。例如交联（硫化）橡胶与未交联橡胶相比，前者受力时形变程度小，形变速度较慢，不存在塑性变形和流动。

应力松弛的测定可以促进产品的新材料或改性材料的开发，橡胶定时带、橡皮筋、橡胶减震套、发动机支座、桥梁和建筑减隔震支座和密封圈是这些产品的代表。

例如：NR不同硫化体系的应力松弛曲线

压缩永久变形

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，有时候人们往往以为橡胶的弹性好，其恢复就快，永久变形就小，这种理解是不够的，永久变形的大小主要是受橡胶恢复能力所支配，影响恢复能力的因素有分子之间的作用力（粘性）、网络结构的变化或破坏、分子间的位移等。当橡胶的变形是由于分子链的伸张引起的，它的恢复（或者永久变形的大小）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相对流动，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。

橡胶在长时间的压缩下会发生压缩永久变形。永久变形的程度依赖于许多变量。ASTM 395-98 描述了在特定温度和时间，在恒定外力（方法A ）或恒定屈挠（方法B ）下的测试方法。试样的残留变形在样品离开试验机30min 后测定。在恒定屈挠下测定压缩永久变形的方法B 更为普遍，部分原因是它需要设备比方法A 更简单。

普遍的错误观念是压缩永久变形越低，则橡胶更好。有一个趋势是在制定技术说明时只允许非常小的永久变形。通过橡胶的过硫有可能获得十分低的压缩永久变形值。但是，橡胶的过硫反过来影响其他的物理性能，如强度，屈挠和耐老化性能。因此，低压缩永久变形不是好的橡胶材料所必须的。橡胶技术人员的困难任务是平衡这些不同的性能，以获得更佳的性能综合。

尽管压缩永久变形实验通常在高温下进行以缩短实验时间，但有时也在非常低的温度下进行，以研究结晶橡胶如NR 的结晶行为。提高实验温度也用于研究橡胶的老化行为。

摘自和参考《工程橡胶制品-设计、制造、性能测试》游长江老师 翻译

橡胶制品受力时，使橡胶大分子聚集体离开势能变低或熵值较大的平衡，从而过度到势能变高或熵值较小的非平衡状态转变致使产生变形。由于橡胶是黏性和弹性的结合体（液相- 固体）, 在产生变形时需要时间，造成橡胶在应力- 应变受到形变的速度和温度等条件影响。

先提出三个概念：

应力松弛：在一定环境条件下，将橡胶制品拉伸到一定长度（100% 或200% ）, 观察定伸应力随着时间延长，应力逐渐变小的现象称之为应力松弛。

应力衰减的主要原因，胶条承受应力逐渐消耗与分子链运动时要克服黏性的内阻。其特点是开始快而后变慢。这就是我们经常见的橡皮筋初始咋扎力很大，一天过后就没有紧的缘故。

压缩永久变形：主要是受橡胶恢复能力所支配，影响恢复能力的因素有分子之间的作用力（粘性）、网络结构的变化或破坏、分子间的位移等。当橡胶的变形是由于分子链的伸张引起的，它的恢复（或者永久变形的大小）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相对流动，这部分可以说是不可恢复的。

橡胶压缩永久变形的大小除了与橡胶的种类有关，其它的如填充剂的结构与粒径、硫化体系、增塑剂、硫化时间、测试的试样形状等因素都会影响到最终结果的大小。而作为密封橡胶制品最为重要的一项指标，系统的开展各种不同因素单独或并存情况下对压缩永久变形的研究显得尤为重要。

蠕变：橡胶制品在一定温度环境中，受到拉伸、剪切或压缩力的作用下，变形会随着时间延长而逐渐变大，称之为蠕变（压缩永久变形，应力松弛从某种程度都可以归结为蠕变，个人观点理解仅供参考）。

蠕变变形回复速度：瞬间变形瞬间回复是可逆；延迟变形逐渐回复和黏流体变形不能回复。分子链运动会使制品内部升温，延迟变形会随温度升高而加快。

所以设计配方需要注意：

1、生胶的可塑度选择，要考虑制品的弹性模量，分子链断裂大小程度均以；

2、 生胶的并用不易过多，但胶种或两种；

3、 硫化体系最好选择平衡硫化体系；

4、 少量使用油和树脂等，避免造成应变不可回复；

5、 选用填充剂是，易分散，不能结团。

6、 在混炼工艺和硫化条件上也是非常必要注意，三分配方七分工艺。返回搜狐，查看更多