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1、 学科代码：080502 学 号：082301010064 贵 州 师 范 大 学（本 科）毕 业 论 文 题 目：不同发泡剂对橡胶发泡行为及力学性能的研究 学 院：材料与建筑工程学院 专 业：金属材料工程年 级：2008级姓 名： 指导教师： 副教授完成时间：2012年5月05日目录摘要1Abstract1第一章 文献综述21.1发泡材料的概述及国内外的研究状况21.1.1发泡材料的概述21.1.2 国内外对发泡材料的研究状况41.2 选题的理论、实际意义51.3 研究思路、方法、技术路线61.3.1 研究思路61.3.2研究方法61.3.3 技术路线7第二章 实验部分82.1实验原料与实验
2、仪器82.1.1实验原料82.1.2实验仪器82.2样品制备92.3测试与表征92.3.1 发泡行为测试92.3.2 力学性能测试11第三章 不同发泡剂对橡胶发泡行为的影响123.1前言123.2不同发泡剂对橡胶发泡质量的影响133.3不同发泡剂对发泡橡胶泡孔结构的影响163.4 小结17第四章 不同发泡剂对发泡橡胶力学性能的影响184.1前言184.2不同发泡剂对发泡橡邵尔硬度的影响184.3不同发泡剂对发泡橡冲击回弹性能的影响194.4不同发泡剂对发泡橡胶压缩永久变形的影响204.3小结22第五章 结论23参考文献24致谢词26不同发泡剂对橡胶发泡行为及力学性能的研究（ 贵州师范大学材料与
3、建筑工程学院 贵州贵阳 550014）摘要通过在天然橡胶中加入白陶土、促进剂TT、硫磺，ZNO，SA，并改变不同发泡剂种类（AC、OBSH）及含量，在密炼机和开炼机中混炼，研究不同发泡剂对天然橡胶发泡行为及力学性能的影响，实验结果表明：使用OBSH发泡剂制得的发泡橡胶泡孔较细且较均匀，且泡孔密度适中，在其含量为3份时，其泡孔密度为9106个/cm3，泡孔直径为93m，泡孔直径标准差为10m，表观密度为0.52g/cm3;压缩永久变形明显小于使用AC发泡剂的发泡橡胶，且在含量为3份时效果最佳，其压缩永久变形量为17%，冲击回弹55%，邵尔硬度为40.关键词：天然橡胶；发泡剂；发泡性能；力学性能A
4、bstractThrough the in natural rubber with white clay, promoting agents TT, sulphur, ZNO, SA, and change the different types of foaming agent (AC, OBSH) and content, in close mixing mill and open in mixing mill mixed refine, study of natural rubber, foaming different foaming agent behavior and the me
5、chanics properties of, the experimental results show that by using OBSH made foam rubber foaming agent bubble hole is fine and is even, and the bubble hole density moderate, in its content is three parts, the bubble hole density for 9 x 106 a/cm2, bubble hole diameter for 93 m, bubble hole diameter
6、standard deviation of 10 m, apparent density of 0.52 g/cm3;Compression permanent deformation is smaller than the foam rubber using AC foaming agent, and in content is 3 of the best effect, the compression permanent deformation is 17%, and the shock rebound 55%, ShaoEr hardness is 40.Key words：Natura
7、l rubber; Foaming agent; Foam performance; Mechanical properties第一章 文献综述1.1发泡材料的概述及国内外的研究状况1.1.1发泡材料的概述1.1.1.1发泡材料的定义及应用发泡材料，又叫多孔材料或海绵材料，是一类包含大量孔隙的材料 。它是由构成材料本身的连续固相（基体或基材）和形成孔隙的流体相（孔隙）所组成。其中的流体相按照孔隙中所含介质的不同而分为两类，即介质为气体时的气相和介质为液体时的液相。作为发泡材料，须具备两种条件，一是材料中含有大量的孔隙，二是所含孔隙被用来满足某种或某些设计要求以达到所期待的使用性能指标。材料中的
8、孔隙不同于材料使用过程中经常遇到的孔洞、裂隙等以缺陷形式存在的孔隙，因为这些孔隙的存在会降低材料的使用性能。根据孔洞是否相互连通，可分为开孔发泡材料、闭孔发泡材料和混合孔发泡材料。许多材料都可以制成发泡材料，发泡材料按基体不同可分为：金属发泡材料、陶瓷玻璃发泡材料、木材发泡材料、高分子泡沫材料，这其中又包括塑料发泡材料和橡胶发泡材料。按照发泡倍率的大小可以分为高发泡材料（发泡倍率大于5倍）和低发泡材料。 自然界中广泛地存在着发泡固体，并且被人类大规模地应用，随着科学的进步，天然的发泡材料难以满足人类的需要，最近以来，人类已经制造出各种各样的发泡固体，如为人们所熟悉的是聚合物泡沫材料，可用于众多
9、场合，从可以回收处理的咖啡杯到飞机座舱的冲击垫等。目前的技术不但可以制造泡沫聚合物，而且还可以制造金属、陶瓷和玻璃的泡沫材料。这极大的丰富了发泡材料的性能，并进一步满足人类的各种需求。 1.1.1.2发泡材料的制备方法发泡材料独特的性能特点以及其广泛的应用，已引起人类的广泛的兴趣。经过近100 多年的研究发展，目前几乎所有的材料都可以进行泡沫化。当前使用最普遍的发泡材料是聚合物泡沫材料，但金属、陶瓷、玻璃甚至复合材料也都可以制备其发泡体，发泡材料已成了材料加工中的一个重要的研究领域。基于发泡材料是大量的泡孔分散于各种不同的基材中的结构特点，研究者们从不同的角度，提出各种方案、途径来制备发泡材料
10、。从文献的调研来看，已经有很多制备发泡材料的工艺方法，尽管有些利用材料独特的特性而采用比较特殊的制备工艺，但一般按照工艺技术的特点，发泡材料的制备方法大致可分为：烧结法、占位填料法、物理发泡法、化学发泡法等。 A、烧结法：烧结法是利用颗粒自身具有的烧结性能将材料颗粒堆积体烧结在一起而形成的发泡材料。在整个的加工过程中，材料粉末总是保持着固体状态，仅仅是经过烧结处理或其它固态操作。其固体骨架由球状单个粒子通过烧结颈连接而成。烧结是多孔制品工艺中的关键步骤，在工艺上常被视为一种热处理，即将粉末毛坯加热到低于其中主要组分熔点温度下保温一段时间，然后冷却到室温。粉末颗粒的聚集体变成晶粒聚结体，从而获得
11、具有一定物理、机械性能的材料或制品。烧结区别于固相反应的一个重要方面是，烧结过程可能包含某些化学反应，但也可在不发生任何化学反应的情况下进行。烧结过程存在多种形式的物质迁移，从多孔材料在其间的孔隙变化出发，可将松装或成型后压坯的烧结过程大致分成颗粒间的初始金属结合、烧结颈的生长、小孔道的闭合、孔的球化及孔道的圆柱体化、致密化或孔的收缩和粗化等几个阶段。早在 1909 年，国外专利就提到过粉末冶金多孔制件的报道。用球形粉末作原料制得的多孔体孔具有易于控制，透过性能好等优点。另外，在粉末中添加各种造孔剂，如碳酸氢铵、尿素、甲基纤维素等可明显提高其孔率和透过性。 B、占位填料法：占位填料法是将发泡基
12、材与占位体一起混合，或者将基材浸泡甚至是用粘合剂与占位材料相粘合，形成混合的固体料块，然后依据占位体和基材的物理和化学的性质，通过热处理、溶解、滤除、电化学腐蚀等方式来除去占位材料，形成发泡材料。如在陶瓷配料中添加挥发性或可燃性造孔剂，利用造孔剂在高温下挥发或燃烧后在陶瓷中留下孔隙，而制备发泡陶瓷。其中有机泡沫浸浆工艺是一种使用最普遍的制备发泡陶瓷的方法，先将配置好的陶瓷浆料浸渍有机泡沫，然后烧除有机物并烧结陶瓷体即得多孔陶瓷产品。独特之处在于其借助有机泡沫体的开孔三维网状骨架结构，所得多孔制品的孔隙结构与所用有机泡沫前驱体近乎相同，制品孔隙尺寸亦主要取决于有机泡沫体的孔隙尺寸，同时也与浆料在
13、母体上的涂覆厚度以及浆料的干燥收缩、烧结收缩有关。C、物理发泡法：物理发泡法是将非活性气体，如二氧化碳或氮气，高压下将其压入热聚合物熔体，然后减压使其膨胀成泡孔，或者将低熔点的液体如氟利昂或二氯甲烷混入聚合物使其加热挥发从而形成气泡。如在悬浮聚合的聚苯乙烯颗粒中掺入低沸点液体（如石油醚、丙烷、丁烷、戊烷及其异构体等），使聚苯乙烯形成可发性珠粒，然后经过预发泡、熟化和发泡成型而制成发泡制品。至于孔穴尺寸在 10m 量级的微孔泡沫材料，可由饱和渗透法制得。即在室温或低温下加压将非活性气体（如 CO2等）渗入聚合物，形成气体聚合物均相体系，然后升高温度至聚合物的玻璃化转变温度并释放压力，气体在聚合物
14、中成过饱和状态，导致泡核形成并长大，制备出孔穴尺寸在 10m量级的微孔泡沫材料。D、化学发泡法：化学发泡法是在加工过程中伴随着化学反应产生气体而导致基材发泡的工艺，它包括两种类型，即外加发泡剂热分解型和组分间相互作用而产生气体型。如在聚乙烯，聚丙烯中加入热分解型发泡剂如 AC 等混炼均匀，然后加热，发泡剂分解产生气体而使聚合物基材发泡1,2。熔融金属经过粘度调节后掺入释气发泡剂，在热的作用下发泡剂分解，原位释放气体，气体受热膨胀从而推动起泡过程，引起熔体直接发泡，经过冷却形成泡沫金属。该工艺可制备铝、铝合金、铅、锡、锌等低熔点的金属发泡材料，通常使用的发泡剂有 TiH2、ZrH2、CaH2、M
15、gH2、ErH2等粉状金属氢化物。一旦发泡剂与熔融金属接触，就会十分迅速的分解，故释气粉末的均匀分布应在瞬间完成。而聚氨酯泡沫材料的制备则是利用其中的组分异氰酸酯与水反应形成 CO2气体而发泡3。1.1.2 国内外对发泡材料的研究状况近10 年国内外发泡橡胶材料研究受到广泛关注, 应用越来越广泛, 但同时对发泡橡胶的性能也提出了新的更高要求。橡胶的导热性能是近年来研究的热点, 马连湘4,5等人利用稳态法研究了轮胎的导热性能。刘丽、宋君萍、 何燕6等也对轮胎胶料的导热系数测定及误差进行分析。梁基照7,8等人研究了 NR中空微球复合材料传热性能, 并验证了聚合物中空微球复合材料理论的传热模型。王修
16、行、梁高勇、赖军、 陈绮梅9通过添加不同量的发泡剂 H 制备了发泡天然橡胶( NR), 并研究了发泡 NR 的力学及导热性能与发泡剂 H 之间的关系。结果表明, 发泡 NR 的密度和力学性能随着发泡剂用量的增加逐渐下降。扫描电子显微镜(SEM)发现, 随着发泡剂用量的增加, 发泡结构逐渐由闭孔向开孔过渡。利用平面热源法测试发泡NR 的导热系数, 发现导热系数随着测试温度的增加而增加, 随着发泡剂用量的增加而逐渐减小。同时，马遥10应用无转子发泡硫化仪同时测定橡胶发泡胶料的硫化特性与发泡特性，系统考察了用发泡剂 H 制备天然橡胶发泡材料的过程。研究了配方与工艺等各种因素对硫化和发泡过程的影响，定
17、量地表征了发泡剂以及硫化体系对发泡材料结构性能的影响，并在着重研究了 NR 发泡材料的压缩行为与能量吸收特性。 综上所述，以上主要研究了橡胶的导热性，马遥虽应用无转子发泡硫化仪同时测定橡胶发泡胶料的硫化特性与发泡特性，系统考察了用发泡剂 H 制备天然橡胶发泡材料的过程。但是，在发泡过程中，橡胶的发泡行为及力学性能还与发泡剂的种类及含量有关，不过目前为止，发泡剂AC和OBSH对橡胶对校胶发泡行为及力学性的影响尚未有人进行过相关的研究，所以本论文将从“不同发泡剂（AC、OBSH）对橡胶的发泡行为及力学性能的影响”出发，找出适合橡胶发泡所需发泡剂的种类及含量，为后续生产提供理论参考。1.2 选题的理
18、论、实际意义橡胶发泡是指用特定的发泡剂处理橡胶从而使橡胶具有特征性能的处理手段。发泡橡胶具有密度小、节省原料、隔热保温、吸收冲击载荷等特性, 被广泛应用于包装、建筑、汽车和轻工等相关领域11-15。因此小到家用的一个凳子，大到祖国的航空、航天事业，都离不开它。而发泡橡胶的质量不仅与助剂含量、工艺参数有关，还直接与发泡剂种类及其含量有关。在生产中，常用的发泡剂有AC、OBSH等，由于发泡剂的使用种类和含量量不同，会使发泡橡胶存在各种缺陷，如：发泡孔不足、填充模不足、发泡孔不均匀（过大或过小）、过硫化或欠硫化等16-17，这些缺陷的存在，将严重影响橡胶发泡材料的各种性能（如：密度、机械强度、静压缩
19、永久变形、硬度、冲击弹性等），也就直接影响发泡材料的使用范围。因此，不管是从理论上说还是从生产实际中讲，找出合适发泡材料生产过程中所必需的发泡剂种类及其含量，以提高发泡橡胶硬度、密度、冲击回弹性等各种力学性能，并降低生产成本是很有必要的。本论文着重讨论“不同发泡剂对橡胶发泡行为及力学性能的影响”，以找出不同发泡剂对橡胶发泡行为及力学性能的影响规律，以在生产过程中得到较好发泡橡胶的质量的同时也节约了能原、降低生产成本。1.3 研究思路、方法、技术路线1.3.1 研究思路本论文研究不同发泡剂对橡胶的发泡行为及力学性能的影响，在实验过程中，我们固定工艺参数（主要是发泡时间和温度），通过改变所加入的发
20、泡剂种类（AC、OBSH）及含量制取发泡试样，然后对其发泡行为及其力学性能进行测试，分析发泡剂对发泡橡胶发泡行为及力学性能的影响规律，以便找出适合的发泡剂种类及其含量，在降低生产成本的同时又提高了发泡橡胶各项力学性能。1.3.2研究方法 A、炼胶：分别称取不同份数（分别为2、3、4、5、6份）的AC（或OBSH），按一定顺序（天然橡胶+白陶土）、（ZNO+SA）、TT、AC（或OBSH）、S 在密炼机中依次密炼5分钟（首次由于室温较低，密炼15分钟左右），然后再转到开炼机上进行再次混炼，直到看上去较光滑为止； B、硫化（测硫化曲线和发泡曲线）：取密炼后的一部分试样放在平板硫化机上以150 oC
21、温度硫化10分钟，另一部分试样用硫化仪测定硫化曲线及其发泡曲线； C、测定其他力学性能：将硫化后的试样分别用邵尔硬计、分析天平、显微镜等测出其硬度、密度、压缩永久变形等力学性能及发泡行为的各项指标。D、汇总、分析数据，撰写毕业设计报告。 1.3.3 技术路线力学性能分析发泡行为分析不同发泡剂对橡胶发泡行为及力学性能的研究试样设计AC不同含量OBSH不同含量天然橡胶、白陶土、ZNO、SA、TT、SAC发泡剂发泡橡胶OBSH发泡剂发泡橡胶发泡行为分析力学性能分析实验结论撰写毕业论文文 第二章 实验部分2.1实验原料与实验仪器2.1.1实验原料：表2.1 实验原料及牌号、供货厂家原料及牌号供货厂家1
22、#标准天然胶（SCR）西双版纳南博有限责任公司白陶土市售促进剂TT安阳市伟博化工有限责任公司发泡剂AC宜宾天原化工厂发泡剂OBSH广州金昌盛科技有限公司硫黄贵阳金轮橡胶辅料厂助剂硬脂酸、纳米氧化锌市售2.1.2实验仪器：表2.2 仪器名称及型号、供货厂家仪器名称及型号生产厂家X(S)N-3开炼机、密炼机大连德通橡塑机械有限公司XLB-D350X350X2平板硫化仪江都市明珠实验机械厂M2000-FAN发泡橡胶无转子硫变仪高铁科技股份有限公司XTL-550E厚度测量型工业显微镜上海长方光学仪器有限公司WTD-0.5型冲击弹性试验机江都市新真威试验机械有限责任公司XHS型橡塑硬度计营口市新兴试验厂
23、XS-205电子分析天平梅特勒一托利多仪器(上海)有限公司2.2样品制备 样品制备分以下步骤进行：A、将成块的天然橡胶切下，按一定比例（见表3）与白陶土加入密炼机炼机中混炼5分钟；B、称取ZNO、SA、TT（2份）、S，按先后顺序加入密炼机中进行混炼约5分钟（第一次混炼由于混炼室温度较低，可根据室温适当延长混炼时间）。C、调整开炼机两辊间距为5mm，将密炼完成后的橡胶在开炼机上再次进行混炼，直到表面看上去比较光滑为止；D、开炼完成后，从开炼机上取下样品，并写上标签；E、重复B至D步骤，混炼3、4、5、6份AC含量及2、3、4、5、6份OBSH含量的样品。F、将试样分两组（A、B）分别在150
24、oC恒温下硫化与发泡10min,A组测试发泡速率与硫化速率，B组测试其他发泡行为与力学性能。表2.3：发泡剂AC（OBSH）不同含量配方原料天然橡胶白陶土促进剂TT发泡剂AC（或OBSH）硫磺份数100602分别为2、3、5、63注：在以上配方中，AC（或ONSH）：助剂（ZNO、SA）=1：5，ZNO：SA=5：12.3测试与表征2.3.1 发泡行为测试A、测定发泡特性与硫化特性：将A组试样冲成适当大小的圆形状，放在M2000-FAN发泡橡胶无转子硫变仪上以150 oC恒温硫化并发泡10min，在测试过程中，系统会自动绘出其发泡曲线与硫化曲线，并自动记录测试过程的各项数据变化值，我们可根据公
25、式（2-1）和公式（2-2）计算其发泡速率和硫化速率。 （2-1） （2-2）B、发泡B组试样：将B组试样切成适当大小的方形，并放在XLB-D350X350X2平板硫化仪上用150 oC进行硫化与发泡10min，为后继发泡行为测试及力学性能的测试做准备；C、观察泡孔质量：将发泡后的B组试样放在XTL-550E厚度测量型工业显微镜观察泡孔质量，并画出泡孔模形，按公式（2-3）、（2-4）、（2-5）分别计算出泡孔平均直径、泡孔密度、泡孔直径标准差。并拍下电镜照片，以便分析其泡孔结构。（2-3）（2-4）（2-5）（2-6） 以上三式中，为泡孔平均直径（m）；Di为每个泡孔的直径（m）；Vf发泡倍
26、率；，f分别为未发泡材料和发泡材料的密度（g/cm3）；c是泡孔密度（单位体积中的泡孔数）（cells/cm3）；n是SEM照片中所测量面积A中的泡孔数， M是放大倍数，A是SEM 照片中所测量的面积（cm3）；Sd是泡孔直径标准差（m）。D、测定表观密度：打开XS-205电子分析天平，清零后将切成小块的B组试样放在盘中，等数据稳定后按OK键，测出其质量，然后将试样从盘中取出放在水中的篮中，等数据稳定后按OK键，天平就会自动算出试样的表观密度，每个试样测三次，最后求平均值；2.3.2 力学性能测试 A、测定冲击回弹：根据GB/T 1681-91,扬起WTD-0.5型冲击弹性试验机摆锤，并将指针
27、调零，将B组试样放在（2块）固定好后放下摆锤，锤冲击试样后再次扬起，记下刻度盘的读数，测三次取中间值； B、测定压缩永久变形：根据GB/T 7759-1996,将B组试样切成圆状，并测出其厚度，装入模具后放在70C的怛温箱是24小时，取后冷却后再测出其厚度，按公试（2-7）测出其压缩永久变形。 （2-7）式中，h0为厚度，hc为压缩后试样厚度，hs为模具厚度C、邵尔硬度：根据GB 2411-80，将B组试样放在邵尔硬度机上测定其硬度值，每组试样测定三次，并取其平均值；第三章 不同发泡剂对橡胶发泡行为的影响3.1前言橡胶是三大高分子材料之一，常温下的高弹性是其独有的特征，是其他任何材料所不具备的
28、。高弹性赋予了橡胶及其制品在一点温度范围内在较小外力作用力下能发生较大的变形，当外力消失后又能以较快的速度恢复原形18-20。这一特性使得橡胶广泛地应用于减振，密封等场所，它可用作制造轮胎、胶带、胶鞋、密封件、减振件、绝缘件、交联件等。但生胶多数情况下在高温时发黏而在低温时发脆发硬，均不表现出高弹性21，很大程度上限制了橡胶的使用，而橡胶硫化反应的发现彻底打破这一禁锢。发泡橡胶是在原有橡胶中引入大量小尺寸的泡孔，从而能够在不降低其品质的同时提高其刚性，且不对强度等性能造成明显的影响22-23。发泡橡胶的成型关键在于：通过特殊的混合工艺，使基体材料与气体N2、CO2或NH3混合并形成均匀的均相熔
29、体24。通过对硫化体系的选择和对设备工艺的严格控制，使均相熔体中的气体呈现稳定状态，在某一瞬时形成大量的气泡核，在保证泡孔密度的前提下让泡孔膨胀到所需发泡倍数，使熔体在模具中固化定型，即得到需要的微孔材料25-27。在橡胶发泡材料中，各种体系的加入对天然橡胶发泡材料的结构与性能都会有着不同的影响28-30，那么，不同发泡剂的加入对橡胶的发泡性能有哪些影响规律呢？本文将对不同发泡剂对发泡橡胶的发泡行为及力学性能的影响进行分析，以找出不同发泡剂及含量对发泡橡胶的发泡行为及力学性能的影响规律。为以后的生产提供理论参考。3.2不同发泡剂对橡胶发泡质量的影响 a b c d图3-1 不同发泡剂对发泡橡胶
30、材料发泡行为的影响(a:发泡剂含量对泡孔直径的影响；b发泡剂含量对泡孔密度的影响；c: 发泡剂含量对泡孔尺寸分部的影响；d: 发泡剂含量对材料表观密度的影响)图3-1是不同发泡剂对发泡橡胶泡孔直径、泡孔密度、泡孔尺寸分部及表观密度的影响，由上图可以看出，含OBSH发泡剂的发泡橡胶的泡孔直径、泡孔尺寸分部、表观密度都比含AC发泡剂的发泡橡胶小，且泡孔直径、泡孔尺寸分部在含量为4份时有最小值，材料的表观密度在3、5份时相当，都较小，但与4份时相差不大。而对于泡孔密度而言，含OBSH的发泡橡胶泡孔密度较大，在5份时最大，4份时最小，其值为5106/cm3左右。总的来讲，含OBSH发泡剂的发泡橡胶泡孔
31、质量较含AC发泡剂的发泡橡胶好，在3份时较佳。其主要机理是含不同发泡剂的发泡橡胶在发泡过程中的发泡过程与橡胶硫化过程匹配问题：图3-2是含不同发泡剂橡胶的发泡曲线与硫化曲线，表3-1至表3-4是不同含量AC与OBSH的发泡橡胶在发泡过程中的相关数据。从表中可知：含AC发泡剂3份的天然橡胶燋烧时间为1.32分钟，而其正硫化时间为1.27分钟，也就是说含AC发泡剂的发泡橡胶硫化时间相对滞后，在发泡剂分解完成后才开始硫化。由于含AC发泡剂的发泡橡胶硫化时间相对滞后，橡胶在硫化前期就发泡，这就导致了橡胶在发泡过程中的粘度不够，发泡阻力较小，从而致使发泡过程中泡孔不段长大，从而形成孔壁较弱, 大泡或开孔
32、结构，引起泡孔直径增大，泡孔尺寸分部不均匀，泡孔密度过大等一系列的发泡问题。而含OBSH发泡剂的发泡橡胶，其含量为3份时燋烧时间为0.55分钟，t10为0.08分钟，t90为0.57分钟。也说是说含OBSH 3份的天然橡胶在在热硫化中期发泡, 胶料已有足够程度的交联, 粘度较高,孔壁较强, 易于产生闭孔海绵。最终使含AC发泡剂的发泡橡胶泡孔质量较含OBSH的发泡橡胶低。 a c b d(a.c:不同发泡剂的发泡曲线；b.d: 不同发泡剂的硫化曲线)图3-2含不同发泡剂橡胶的发泡曲线与硫化曲线表3-1发泡剂AC不同含量的发泡曲线份数Pmax(kg/cm2)Pmin(kg/cm2)t10(min)
33、t90(min)VD 25.72 2.290.11.083.535.012.780.11.271.7646.545.320.130.821.7755.012.160.071.771.6866.311.960.073.251.36表3-2发泡剂OBSH不同含量的发泡曲线份数Pmax（kg/cm2）Pmin（kg/cm2）t10t90VD216.476.300.080.5223.11319.845.560.080.5729.14435.3518.380.070.5540.97540.5521.980.070.4845.29641.9322.090.070.637.43表3-3不同含量AC发泡剂的硫
34、化曲线发泡剂AC含量MH(dNm)ML(dNm)ts2(min)tc10(min)tc50(min)tc90(min)VC2份13.60.11.020.971.251.6311.93份10.60.21.321.021.531.911.94份17.20.41.170.921.521.9312.95份9.40.11.71.481.932.4214.76份11.10.11.581.421.852.2817.3表3-4不同含量OBSH发泡剂的硫化曲线发泡剂OBSH含量MH(dNm)ML(dNm)ts2(min)tc10(min)tc50(min)tc90(min)VC2份14.20.10.60.550
35、.881.6211.93份14.20.30.550.480.831.6511.94份14.50.20.530.480.851.712.95份13.60.30.470.420.771.7214.76份12.80.30.60.520.972.1817.33.3不同发泡剂对发泡橡胶泡孔结构的影响 a b c d e f g h i j图3-3发泡剂AC、OBSH不同含量的微观照片(a、c、e、g、i分别为发泡剂AC含量为2至6份时的发泡橡胶微观照片b、d、f、g、j分别为发泡剂OBSH含量为2至6份时的发泡橡胶微观照片)图3-3是促进剂AC和促进剂OBSH不同含量下的天然橡胶在相同发泡工艺下得到的发
36、泡材料的微观照片，由上图可以看出，发泡材料的泡孔呈现为变形的圆形或椭圆形，AC发泡剂的泡孔较大，泡孔直径随着AC含量的增加先增大而后逐渐变小，AC含量小于3份时，泡孔直径较大，大小不均匀，泡壁较薄，泡孔间距小，尤其在AC为3份时，部分泡孔不具备完整的泡壁，存在空洞，泡孔呈镶嵌状态，表明此时所值得的材料以开孔结构为主的发泡材料。当AC含量超过3份时，泡孔直径呈现变小趋势，泡壁变化，泡孔间距变大。使用OBSH发泡剂的发泡材料，泡孔均为闭合的圆形结构，其泡孔直径均比AC的小，大小均匀，泡壁适中，泡孔间距较小，这表明所制得的材料为闭孔结构发泡材料。综上所述，含OBSH发泡剂的发泡橡胶泡孔较小，比较均匀
37、，泡孔结构较好。这样都是由于含OBSH的发泡橡胶发泡曲线与硫化曲线匹配较好（如图3-2所示）所致。3.4 小结 1、与含AC发泡剂的发泡橡胶比，含OBSH发泡剂发橡胶在发泡过程中发泡曲线与硫化曲线匹配较好。2、含OBSH的发泡橡胶泡孔直径小、泡孔尺寸分部均匀、表面密度小、泡孔密度合适，总的来说，泡孔质量好较好，且在含量为3份时较佳。3、含OBSH的发泡橡胶泡孔结构较含AC发泡剂的发泡橡胶泡孔结构好。当含量为3份时较佳。第四章 不同发泡剂对发泡橡胶力学性能的影响4.1前言 通过前面的讨论，我们知道了发泡橡胶具有密度小，质量轻，比面积大，比力学性能高，阻尼性能好等优点，是一类广泛使用而又具有巨大应
38、用潜力的功能结构材料。我们也知道，含OBSH的发泡橡胶不论是在泡孔结构，还是在泡孔质量上都优于含AC发泡剂的发泡橡胶。不过，在实际应用中，我们更关心的是发泡橡胶的各项力学性能。从上一章的讨论中，我们知道含OBSH发泡剂的发泡橡胶发泡性能在3份时较好。如果从力学性能上去考虑，它与用AC发泡剂制得的发泡橡胶相比，是否也具有优势呢？是否也在3份含量时较佳呢？这一章，我们将从不同发泡剂及其含量对发泡橡胶力学性能的影响出发，分析不同发泡剂对发泡橡胶力学性能的影响。4.2不同发泡剂对发泡橡邵尔硬度的影响图4-1不同发泡剂对发泡橡胶邵尔硬度的影响图4-1是发泡剂AC、OBSH不同含量对发泡橡胶邵尔硬度的影响
39、，由图可以看出，含发泡剂OBSH的发泡橡胶邵尔硬度始终比同等含量AC的发泡橡胶邵尔硬度值大。随着发泡剂含量的增加，发泡橡胶的邵尔硬度先降低后升高，其中，在AC、OBSH含为3份时，其硬度值最小。在含为4份时达到最大，当发泡剂含量超过4份后，硬度值有所下降。OBSH含量的发泡橡胶邵尔硬度在3份时较小是由于在此含下制得的发泡橡胶泡孔较小，泡孔大小均匀，受力后产生的应力集中不明显所致。4.3不同发泡剂对发泡橡冲击回弹性能的影响 图4-2不同发泡剂对发泡橡胶冲击回弹性能的影响图4-2是不同含量的发泡剂AC、OBSH对发泡橡胶冲击回弹性能的影响，由图4-2可以看出，随着发泡剂含量的增加，发泡橡胶的冲击回
40、弹性能先增大后减小，其中，在含量为3份时达到最大值，两种材料相差不大，在含为4份时，冲击回弹性能下降不大，总的来讲，虽AC发泡剂的冲击加弹性能较好，但在其含量为3份是略低于3份OBSH含量的冲击回弹性能。在4份时两者相差不大。随着发泡剂含量的继续增加，两者的冲击回弹性能差距逐渐增大。OBSH含量为3份时冲击回弹性能最高是由于在此含量下发泡制得的材料泡孔密度、大小较合适且泡孔的闭孔结中有空气的存在使其弹性较好所致。4.4不同发泡剂对发泡橡胶压缩永久变形的影响图4-3不同发泡剂对发泡橡胶压缩永久变形的影响图4-3是不同发泡剂含量对发泡橡胶热压缩永久变形的影响，从图中可以看出，对含发泡剂OBSH的发
41、泡橡胶，其热压缩永久变形量小于含发泡剂AC的发泡橡胶，并且随发泡剂含量的增加，其热压缩永久变形量先减小后增大，其中，在OBSH含量为4份时达到最小值。约为16%。OBSH发泡剂的压缩永久变形量在4份时达到最小值，是由于发泡材料中的泡孔较小，泡孔分大小分部均匀，在受力后引起的应力集中较小所致。 综上所述，含OBSH发泡剂的发泡橡胶在含量为3份时邵尔硬度最小，冲击回弹性能最好，热压缩永久变形最小，这种情况产生的原因，我们可以用OBSH发泡剂的发泡橡胶在3份时泡孔结构（图4-4）进行综合性解释：图4-4是发泡剂AC、OBSH含量为3份时的微观照片，通过第三章分析我们可以知道：发泡剂AC、OBSH含量
42、为3份时，对含OBSH发泡材料的发泡橡胶来讲，泡孔直径小、泡孔尺寸分部均匀，而含AC发泡剂的发泡橡胶，泡孔直径大小不一，分部不均匀，其模形如图4-5所示，图4-5是发泡剂AC、OBSH含量为3份时的发泡橡胶泡孔形，从该模形我们可以看出，由于发泡剂AC含量为3份时的的发泡橡胶，泡孔直径较大且大小不一，分部不均匀，在受到外力作用下，由于缺陷较大，产生的应力集中较明显，所以其硬度较小，冲击回弹性能、热压缩永久变形能力差，而含OBSH剂的发泡橡胶，由于其泡孔大小均匀，直径较小，分部均匀，在受到外力作用下，由于缺陷较小，产生的应力集中较不明显，所以其硬度较稍大，冲击回弹性能、热压缩永久变形能力较好。 a
43、 b图4-4发泡剂AC、OBSH含量为3份时的微观照片(a:发泡剂AC含量为3份时的发泡橡胶微观照片；b:发泡剂OBSH含量为3份时的发泡橡胶微观照片) a b图4-5发泡剂AC、OBSH含量为3份时的发泡橡胶泡孔模形(a:AC含量为3份时的发泡橡胶泡孔模形；b: OBSH含量为3份时的发泡橡胶泡孔模形)4.3小结1、 含AC发泡剂的发泡橡胶其邵尔硬度低于含OBSH发泡剂的发泡橡胶，并在含量为3份时两者达到最小值；2、 含AC发泡剂的发泡橡胶其压缩永久变形量高于含OBSH发泡剂的发泡橡胶，并在含量为4份时两者达到最小值；不过，含OBSH3份的发泡橡胶热压缩永久变形量与其含量为4份时相差不大；3、 含OBSH发泡剂的发泡橡胶冲击回弹性能一般小于含AC发泡剂的发泡橡胶，但是在含量为3份时，其冲击回弹性能略高于含AC发泡剂的发泡橡胶值。第五章 结论1、 随着发泡剂含量的增加，泡孔变细，使用OBSH发泡剂制得的发泡橡胶泡孔较均匀，在其含为3份时效果较佳；
