應(yīng)力松弛

在一定溫度、一定速度下，將未硫化橡膠拉伸到一定長度的過程中，所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會隨著時間的延伸而逐步衰減到零為止;但對硫化膠而言，則衰減到一定程度即告終止，如圖1所示。這種過程被稱作應(yīng)力松弛。借助于由松弛全過程軌跡連接而得的“應(yīng)力松弛曲線”，可測量松弛過程中的蠕變值(單位:%)，如圖1所示。

圖1 硫化膠的應(yīng)力松弛過程

整個曲線中的應(yīng)力下降處于先快后慢的趨勢，其根本原因在于外界所施加的力逐漸地被被用來克服大分子鏈段運動中的黏性阻力(內(nèi)摩擦力)消耗掉。鑒于橡膠的黏度很大，而且外力在短時間內(nèi)不可能分布均勻，因此形成的內(nèi)應(yīng)力也很大，使橡膠大分子處于緊張狀態(tài)。但隨著時間的推移，分子鏈經(jīng)過移動、重排，使原來分布不均勻的內(nèi)應(yīng)力逐步趨于平衡。這個平衡過程的長短取決于鏈結(jié)構(gòu)的互纏程度及溫度的高低。凡是分子鏈越柔軟，周邊溫度越高，則松弛時間越短;反之則越長。

物體在外力作用下，都無一例外地產(chǎn)生形變，橡膠也不例外。當它受到應(yīng)力作用時，在形變不變的情況下，應(yīng)力會逐漸隨著時間的延長而下降，導(dǎo)致應(yīng)力松弛。其原因一方面在于經(jīng)過分子重排，使膠料的流動性增加，這屬于物理松弛;另一方面，氧化使硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞，也導(dǎo)致應(yīng)力下降，這屬于化學(xué)松弛。

通過應(yīng)力松弛可以了解生膠分子的運動狀況，從而進一步了解橡膠的分子結(jié)構(gòu)。對于硫化膠而言，則可以借此通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來評價硫化膠的老化性能。

為了測定應(yīng)力松弛的程度，可利用應(yīng)力隨溫度升高而衰減的原理，通過專用儀器，在一定程度的變形下，在一定溫度的特定介質(zhì)中，測定該膠的應(yīng)力松弛性能，獲得特定的應(yīng)力松弛曲線。

專用的應(yīng)力松弛儀根據(jù)應(yīng)力加載方式的不同而分為壓縮型、拉伸型及扭轉(zhuǎn)型。使用最普遍的是拉伸型，國產(chǎn)YS-1型應(yīng)力松弛儀即屬此型。所用試片為啞鈴狀的。