[發明專利]一種彈性體壓縮應力軟化及瞬時永久變形的表征方法

有效

• 申請號: 201410020833.4
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103776709A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王兆波;魏東亞;趙靜;趙靜;杜芳林
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于高分子彈性體的技術領域，具體涉及一種彈性體壓縮應力軟化及瞬時永久變形的表征方法，具體地說，涉及一種通過測試彈性體樣品的單軸循環壓縮應力－應變性能，而獲得彈性體壓縮應力軟化及瞬時永久變形的定量表征方法。?

背景技術

彈性體是具有高彈性和低永久變形的高分子材料的總稱，在受力條件下能發生大變形，當外力撤除后，能迅速恢復至其近似初始形狀和尺寸；彈性體根據是否可塑化分為熱固性彈性體和熱塑性彈性體兩類，其中，熱固性彈性體就是傳統意義的橡膠。彈性體在首次拉伸形變后會發生應力軟化現象，即Mullins效應，它伴隨著殘留形變和誘導產生的各向異性，是一種黏性的損耗因素。通常來說，彈性體都具有應力軟化效應，但是一般未填充或未增強的彈性體的應力軟化效應較弱，而填充或增強彈性體的應力軟化效應則較為顯著；且增強效果越強，應力軟化效應也越明顯；因此彈性體的應力軟化效應的大小是衡量填料增強能力強弱的重要指標。對于共聚型熱塑性彈性體，其應力軟化通常與其物理交聯點的破壞與重生密切相關；對于動態硫化熱塑性彈性體，其應力軟化則與基體熱塑性樹脂的塑性形變有關。應力軟化效應也直接反映了彈性體的滯后現象，是彈性體的一個重要性能指標。?

但是，目前對于彈性體的應力軟化效應的研究，通常僅采用拉伸模式進行測試和表征；而實際上彈性體在壓縮模式下也會產生應力軟化現象，壓縮應力軟化的表征，無論在理論研究還是應用方面，均具有重要意義，但目前尚未見到為人們普遍認可的壓縮應力軟化的定量表征方法。?

另一方面，彈性體普遍存在永久變形，永久變形的大小主要與彈性體的彈性及恢復能力有關。如果橡膠的變形是由于分子鏈的伸張而引起的，則永久變形主要由橡膠的彈性所決定；如果橡膠的變形還伴隨有填料網絡的破壞和分子鏈的相對流動，則永久變形進一步增大。壓縮永久變形是橡膠密封制品的特性指標，與橡膠密封制品的密封性能密切相關。GB1683-1981和GB/T7759-1996規定了恒定形變壓縮永久變形的試驗方法；將標準試樣按規定的壓縮率壓縮后，在常溫、高溫或低溫條件下，在空氣或其它介質中放置一定時間，卸除壓縮后回復規定的時間，測定試樣的變形并計算壓縮永久變形。但對于單軸循環壓縮，在反復地、連續地壓縮和放松試樣的過程中，對于每個壓縮周期中應力降為零時的瞬時壓縮永久變形，目前也未見到為人們普遍認可的定量表征方法。?

單軸循環壓縮條件下的彈性體的應力軟化和瞬時永久變形是彈性體的重要性能，目前對彈性體的應力軟化僅局限于拉伸模式下的測試，對壓縮永久變形僅局限于恒定形變的靜態條件下的測試，急需一種彈性體在單軸循環壓縮過程中的應力軟化及瞬時永久變形的定量表征方法。?

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提出一種彈性體壓縮應力軟化及瞬時永久變形的表征方法，解決目前沒有人們普遍認可的單軸循環壓縮條件下的彈性體的應力軟化和瞬時永久變形表征方法的問題。?

技術方案：本發明的一種彈性體壓縮應力軟化及瞬時永久變形的表征方法，采用萬能拉伸試驗機測試循環壓縮應力－應變曲線，然后從壓縮應力－應變曲線上獲得應力數據，根據每個壓縮周期中應力降為零時的殘留應變計算瞬時永久變形，具體步驟如下：?

a.將圓柱狀樣品在萬能拉伸試驗機上進行單軸循環壓縮測試，采用同樣速度反復地、連續地壓縮和放松試樣，獲得循環壓縮應力－應變曲線；壓縮應力等于施加的應力除以垂直于施加力方向橫截面的初始面積；壓縮應變是在壓縮方向產生的尺寸變化與該方向原始尺寸之比，計算公式為：其中，圓柱狀樣品初始高度為h0，用測厚計測量試樣高度，精確到0.01mm；壓縮至規定壓縮應變時高度為h_s；?

b.從壓縮應力－應變曲線上，依次讀出每次壓縮至特定壓縮應變時的壓縮應力，即獲得循環壓縮模式下的應力軟化定量數據；?

c.從壓縮應力－應變曲線上依次讀出每個壓縮周期中應力降為零時所對應的殘余應變△ε，可獲得每個循環壓縮結束時應力為零時所對應的樣品的瞬時高度h₁，計算公式為：h₁=h₀×(1-△ε)。?

瞬時壓縮永久變形記為K，計算公式為：