不同产地天然橡胶对销耳橡胶衬套性能和疲劳寿命的作用

　　摘要：考察泰国、印度尼西亚和马来西亚天然橡胶（NR,一级烟胶片）的门尼粘度对装甲车辆销耳橡胶衬套胶料物理性能和耐热老化性能以及销耳橡胶衬套动态疲劳寿命的影响。结果表明，销耳橡胶衬套胶料的物理性能和销耳橡胶衬套动态疲劳寿命与NR的门尼粘度正相关，销耳橡胶衬套胶料的耐热老化性能与其反相关。

　　关键词：销耳橡胶衬套； 天然橡胶； 产地； 门尼粘度； 物理性能； 耐热老化性能； 动态疲劳寿命；

　　Abstract:The influence of the Mooney viscosity of natural rubber（NR,RSS1） from Thailand,Indonesia and Malaysia on the physical properties and heat aging resistance of armored vehicle pin lug rubber bushing compound and dynamic fatigue life of pin lug rubber bushing was investigated. The results showed that the physical properties of the pin lug rubber bushing compound and dynamic fatigue life of pin lug rubber bushing were positively correlated with the Mooney viscosity of NR,and the heat aging resistance of the pin lug rubber bushing compound was inversely correlated to it.

　　Keyword:pin lug rubber bushing; NR; producing area; Mooney viscosity; physical property; heat aging resistance; dynamic fatigue life;

　　天然橡胶（NR）按照生胶制造方法与理化性能指标分为烟胶片、绉胶片和颗粒胶。其中，烟胶片的耐老化性能较好，是性能较好的品种。目前，国内装甲装备行动系挂胶、航空轮胎等国防军工领域橡胶制品普遍采用进口一级烟胶片。但不同产地的烟胶片性能存在一定差异[1,2,3,4,5,6].

　　本工作主要对3种不同产地NR（烟胶片）的门尼粘度、装甲车辆履带销耳橡胶衬套胶料的物理性能和耐老化性能以及销耳橡胶衬套的动态疲劳寿命进行试验研究，以探讨不同产地NR（烟胶片）对复杂载荷下橡胶制品性能的影响。

　　1 实验

　　1.1 原材料

　　NR,一级烟胶片，分别为泰国、印度尼西亚和马来西亚产品；其他助剂，市售品。

　　1.2 配方

　　（1）基本试验胶料配方。NR 100,氧化锌5,硬脂酸0.5,硫黄3,促进剂M 0.7.

　　（2）销耳橡胶衬套胶料配方。NR 100,炭黑N330 50,氧化锌5,硬脂酸2,防老剂RD 3,硫黄2.5,促进剂DM 1.

　　1.3 主要设备与仪器

　　5 L密炼机和JIC-725型两辊开炼机，威福兴机械有限公司产品；200 t真空平板硫化机，中国台湾东毓油压有限公司产品；V-MV 3000型门尼粘度仪，德国Mon Tech公司产品；LX-A型硬度仪，日本三量株式会社产品；RGT-10A型电子万能拉力试验机，美国英斯特朗公司产品；JNP-50型挂胶履带销胶环扭转疲劳试验机，济南竟成测试仪器有限公司产品。

　　1.4 试样制备

　　1.4.1 基本试验胶料混炼

　　在密炼机中加入NR,塑炼1.5 min,加入氧化锌和硬脂酸，混炼5 min后排胶至开炼机，在开炼机上薄通、下片。混炼胶放置24 h后在开炼机加入硫黄和促进剂M,打三角包、下片。

　　1.4.2 销耳橡胶衬套胶料混炼

　　在密炼机中加入NR,塑炼1.5 min,加入氧化锌、硬脂酸、炭黑和防老剂，混炼5 min后排胶至开炼机，在开炼机上薄通、下片。混炼胶放置24h后在开炼机加入硫黄和促进剂DM,打三角包、下片。

　　1.4.3 测试试样

　　（1）门尼粘度试样。在113 kg NR上用工具刀取下20 g胶片并裁成圆形试样待测。

　　（2）拉伸试样。将停放24 h的混炼胶进行返炼，在真空平板硫化机上硫化成厚度为2 mm的胶片。硫化条件为：基本试验胶料为145℃×10min,销耳橡胶衬套胶料为145℃×20 min.将硫化胶片裁成1型哑铃形拉伸试样和直角形撕裂试样待测。

　　（3）销耳橡胶衬套试样。将混炼胶与涂覆胶粘剂的金属件硫化成型（硫化条件为145℃×20min）。销耳橡胶衬套试样胶环宽度为18 mm,胶环直径为38.2 mm,如图1所示。

　　图1 销耳橡胶衬套试样   

　　1.5 性能测试

　　（1）生胶门尼粘度。按照GB/T 1232.1-2000,用门尼粘度仪对NR进行门尼粘度测试。

　　（2）胶料物理性能。按照GB/T 531.1-2008,用硬度计对胶料进行邵尔A型硬度测试；分别按照GB/T 528-2009和GB/T 529-2008,用电子万能拉力试验机对胶料进行拉伸性能和撕裂强度测试，拉伸速率均为500 mm·min-1.

　　（3）销耳橡胶衬套动态疲劳寿命。按照GJB2628-1996,用挂胶履带销胶环扭转疲劳试验机（见图2）对NR销耳橡胶衬套试样进行动态疲劳寿命测试，测试载荷为2.0 t,扭转频率为256次·min-1,逆转角度为±14.2°。

　　图2 JNP-50型挂胶履带销胶环扭转疲劳试验机

　　2 结果与讨论

　　2.1 生胶的门尼粘度

　　门尼粘度是NR的重要性能指标之一，可以反映NR的平均相对分子质量和加工性能等。3种不同产地NR的门尼粘度见表1.

　　表1 3种不同产地NR的门尼粘度

　　由表1可知，马来西亚NR的门尼粘度最高，印度尼西亚NR其次，泰国NR最低。根据门尼粘度可以推断不同产地由于气候等自然条件不同，NR的相对分子质量及其分布存在较大差异。

　　2.2 胶料的物理性能和耐热老化性能

　　2.2.1 物理性能

　　3种不同产地NR基本试验胶料的物理性能见表2.

　　表2 3种不同产地NR基本试验胶料的物理性能

　　由表2可知，马来西亚与印度尼西亚NR基本试验胶料的拉伸强度相当，泰国NR基本试验胶料的拉伸强度最低，这与3种NR的门尼粘度具有一定的正相关性。

　　3种不同产地NR销耳橡胶衬套胶料的物理性能见表3.

　　表3 3种不同产地NR销耳橡胶衬套胶料的物理性能

　　由表3可知，3种不同产地NR销耳橡胶衬套胶料的拉伸强度由高到低顺序为：马来西亚NR、印度尼西亚NR、泰国NR.与基本试验胶料相比，销耳橡胶衬套胶料的拉伸强度与NR的门尼粘度呈现更明显的正相关性。

　　2.2.2 耐热老化性能

　　3种不同产地NR销耳橡胶衬套胶料的耐热老化性能见表4.

　　由表4可知，3种不同产地NR销耳橡胶衬套胶料的耐老化性能由优到差的顺序为：泰国NR、印度尼西亚NR、马来西亚NR.可以看出，随着NR门尼粘度增大，胶料的耐热老化性能降低。

　　表4 3种不同产地NR销耳橡胶衬套胶料100°C×24 h老化后的性能

　　2.3 销耳橡胶衬套的动态疲劳性能

　　3 种不同产地NR销耳橡胶衬套的动态疲劳位移-时间曲线见图3.

　　图3 销耳橡胶衬套动态疲劳位移-时间曲线  

　　从图3可以看出，3种不同产地NR销耳橡胶衬套的动态疲劳寿命由长到短顺序为：马来西亚NR、印度尼西亚NR、泰国NR.

　　本工作还对3种不同产地NR销耳橡胶衬套进行动态疲劳寿命评价。经测试，销耳橡胶衬套的疲劳断裂的屈挠次数分别为：泰国NR 65.98×104,印度尼西亚NR 67.30×104,马来西亚NR 74.01×104.可以看出，3种不同产地NR销耳橡胶衬套的动态疲劳性能由优到差的顺序为：马来西亚NR、印度尼西亚NR、泰国NR.

　　销耳橡胶衬套作为陆军装甲车辆履带的连接部件，受到苛刻的履带张紧力和扭转力，其对履带的使用寿命及装甲车辆的机动性起重要作用[7,8].销耳橡胶衬套使用寿命受NR基体的影响较大，根据以上数据推测，NR的门尼粘度越大，其销耳橡胶衬套的动态疲劳寿命越长，二者呈正相关。

　　3 结论

　　由于不同产地的气候环境不同导致NR（烟胶片）的相对分子质量及其分布和组分等不同，因此其门尼粘度存在一定差异。销耳橡胶衬套胶料的拉伸强度和销耳橡胶衬套动态疲劳寿命与NR的门尼粘度正相关，销耳橡胶衬套胶料的耐热老化性能与其反相关。可根据产品性能需求，采用不同门尼粘度的NR制备销耳橡胶衬套。

　　参考文献

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　　[2]景玉龙，杜华太，江美娟，等。不同应变率下多壁碳纳米管/天然橡胶复合材料的抗冲击性能研究[J].橡胶工业，2016,63（10）：586-589.

　　[3]赵婧。微观结构对天然橡胶的性能影响研究[J].橡塑技术与装备，2020,46（3）：15-21.

　　[4]逄见光。不同地域天然胶结构与性能的研究[D].青岛：青岛科技大学，2019.

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　　[6]孔令伟。天然胶的理化性能及不同季节、不同产地的差异性研究[D].青岛：青岛科技大学，2018.

　　[7]江畹兰。用不同催化体系合成的有规立构顺丁橡胶的动态疲劳性能[J].世界橡胶工业，2009,36（10）：1-8.

　　[8]肖建斌，郭红革。炭黑/白炭黑补强硫化胶的疲劳过程及使用寿命预测[J].世界橡胶工业，2006,33（1）：29-32.