Page 124 - 《橡塑技术与装备》2025年7期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

利用拉伸强度分布检测橡胶中的

未分散填料及其他裂纹前兆

章羽 编译
( 全国橡塑机械信息中心， 北京 100143）

摘要 ： 本文提出了一种利用拉伸强度分布的统计特征来检测橡胶中未分散填料及其他裂纹前兆的有效方法。研究表明，橡胶
的拉伸强度分布显著受到内部缺陷（如填料团聚体、杂质）的尺寸和分布影响，缺陷尺寸越大，强度则越低。通过增加拉伸试样
的重复测试次数（例如 10 次或更多），可以更灵敏地捕捉到低浓度大型缺陷的存在，从而提高分布的分辨率。实验以炭黑和氧化
锌填充的 SBR、NBR 胶料为例，证明了该方法能够有效量化填料的分散效果，区分不同密炼机（尺寸、转子类型）的混炼质量，
并且与光学显微镜（dispergrader）和 X 射线计算机断层扫描（μCT）的分散分析结果一致。研究强调，低强度值作为关键数据点，
对于诊断缺陷、提升原材料质量以及优化混炼工艺以保障产品耐久性至关重要。
关键词 ： 拉伸强度分布 ；裂纹前兆 ；未分散填料 ；填料分散 ；橡胶耐久性
中图分类号 ： TQ330.41 文章编号 ： 1009-797X(2025)07-0076-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2025.07.015

拉伸试验是橡胶实验室中最常见的物理测量方法 检测那些会降低寿命的大型裂纹前驱体可能会面临挑
之一。通过评估 5 个重复试品的平均或中位应力 - 应 战。因此，需要测试多个拉伸试品以采样足够的橡胶
变行为，可以快速且全面地评估橡胶的力学性能。通 体积，从而定位这些大型缺陷。
过测试更多重复试品来表征拉伸强度分布或统计失效 拉伸测试和疲劳测试均可用于检测裂纹前兆的存
群体，拉伸测试可以提供更多关于橡胶配方效果、混 在及其分布，其中拉伸测试因测量速度快而常被优先
炼质量及其对产品耐久性的影响的信息。本文旨在强 采用。
调这种简单且有用的测试方法。 本文中，作者阐述了表征拉伸强度分布的具体方
拉伸强度、疲劳寿命及其他与橡胶断裂相关的力 法，其中包括对测试重复次数（5、10、20 和 50）影
学性能，会受到材料中裂纹前驱体大小和类型的显著 响的分析，这一内容此前未曾发表。本文还阐明了炭
影响。裂纹前驱体也称为缺陷、瑕疵或夹杂物。裂纹 黑分散的影响，以强调该测试方法在评估填料分散方
前驱体可能来自橡胶混炼过程中未完全分散的配方成 面的实际用途。然后，讨论了密炼机尺寸和转子类型
分，例如填料团聚体。或者原材料中的杂质，例如天 对炭黑填充丁腈橡胶（NBR）配方混炼质量的影响的
然橡胶中的灰尘或球焦中的筛余物、炭黑中的砂砾等， 新结果，该结果通过拉伸强度分布进行分析，同时分
也可能成为导致橡胶出现裂纹的关键缺陷。近年来， 别使用光学显微镜（Dispergrader）和 X 射线计算机
对橡胶中裂纹前驱体的表征研究引起了广泛的科学兴 断层扫描（μCT）来量化炭黑分散和氧化锌分散以进
趣，且这一研究趋势将持续下去，因为缺陷 / 夹杂物 行比较。
对橡胶制品的耐久性具有重要影响。
橡胶中的裂纹前驱体存在尺寸分布，这导致了拉 1 实验细节
伸强度和疲劳寿命的分布，缺陷越大，强度越低，寿 本研究考虑的橡胶配方由 100 份 / 百份橡胶 (phr)
命越短。熟悉橡胶疲劳测试的人士可能记得，有时试
品会在显著较低的循环次数下失效，与多份试品测试 作者简介 ：章羽（1991-），男，本科，主要从事橡塑技术
的疲劳寿命中位数相比有时甚至低一个或两个数量级。 装备方面的研究，已发表论文多篇。
原文 ： RUBBER WORLD No.1/2024, by Chris Robertson，Polymer
这是因为该试品中的缺陷相对于中位数缺陷尺寸而言
Technology Services LLC ； Clement Robin，Hutchinson Research and
较大。在实验室测试中，当橡胶中的缺陷浓度较低时， Innovation Center ； and Eric Britton，ACE Laboratories

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