硫化橡胶的定伸应力

硫化胶的定伸应力和硬度都是抵抗外力不变形的能力，分别与拉伸形变和压缩形变有关。高聚物强度理论认为，炭黑填充的硫化橡胶网络，主要由化学交联链组、大分子物理缠结链组和炭黑与高分子链由于物理化学作用相互结合而产生的结合橡胶三部分所组成，即交联密度、体系粘度和分子间作用力。凡是能提高上述三方面的因素，都将使硫化胶的定伸应力和硬度提高。

（1）定伸应力与橡胶分子结构的关系

分子量和分子量分布是影响胶料物理性能的重要参数，随着分子量增加，胶料的许多物理机械性能包括定伸应力和硬度都将提高。根据Flory的硫化胶网络结构理论，分子量对各种性能的影响主要表现在末端效应，大分子网络中的游离末端对硫化胶的力学性能不作贡献，且对弹性起到一定的阻碍作用，游离末端数随分子量的增大而减小，所以分子量增加，硫化胶的定伸应力和硬度也随之增大。随着分子量的分布的加宽，胶料的定伸应力、硬度、拉伸强度、回弹性和耐磨性都下降。

分子化学结构与定伸应力的关系主要受分子链刚性和分子间作用力的影响较为显著。某些极性橡胶，分子间的作用力较大，适合制作高定伸制品。非极性NR的定伸应力也较高，主要是由于NR在拉伸时会产生结晶，结晶所形成的物理结点提高了交联网的完整性，使定伸应力提高。

（2）硫化体系与定伸应力的关系

随交联密度增加，硫化胶的定伸应力和硬度也随之增加。交联键的类型对定伸应力和硬度也有一定的影响，C-C交联键比多硫交联键键能大，且多硫键应力松弛倾向大，多硫键为主的硫化胶表现为定伸应力较低。

活性高的促进剂，其硫化胶的定伸应力也高。噻唑类或次磺酰胺类促进剂并用秋兰姆类或胍类促进剂，对提高定伸应力作用明显。由于秋兰姆类或胍类促进剂的加入，胶料的硫化速度加快，定伸应力也增大，这是提高定伸应力常用的方法之一。

（3）定伸应力与填充体系的关系

填充剂的品种和用量是影响硫化胶定伸应力和硬度的主要因素，影响程度比交联密度和橡胶的结构要大得多。一般说来，随着粒径小、活性大、结构性高的填料用量的增加，硫化胶的定伸应力和硬度也随之提高。

炭黑的结构度对硫化胶定伸应力的影响较为显著。结构性高、补强性高的炭黑如中超耐磨炭黑及高耐磨炭黑能有效的提高硫化胶的定伸应力和硬度。同时为获得高硬度的制品应尽量少用软化剂。

橡胶的硬度是硫化胶基本的物理性能之一，决定硫化橡胶硬度的主要因素为填充剂和软化剂的种类和用量，并与生胶的种类和牌号、交联密度有关。填充剂的加入量越大，补强性越明显，硫化胶的硬度越高。

在实际配方设计时，当已确定主体材料、硫化体系，根据不同填料对橡胶的补强效果和软化剂的软化效果来估计。通常将非填充橡胶的基本硬度，加上填充剂增加的硬度减去增塑剂降低的硬度，来估计硫化胶的硬度。或者反过来，根据所要求的硫化胶的硬度估算填料和增塑剂的用量。

硫化胶硬度（预计）＝纯胶的基本硬度 +填料份数 × 每增加1份填料的硬度的变化值- 增塑剂份数 × 每增加1份增塑剂的硬度的变化值

这是非常粗略的方法，只有ShoreA硬度在40～75范围内的较为适用。因为原材料的产地、品种和牌号或原材料批次的变化都将对硫化胶的硬度造成不少的波动。对于低硬度或高硬度的硫化胶，依赖增加填料提高硬度或增加增塑剂降低硬度的效果不明显。