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本文基于三元乙丙橡胶,对比研究了荧光紫外和氙灯人工气候加速条件下形貌和性能的变化,通过对不同周期老化后试样进行定伸应力松弛实验,研究了老化对粘弹性能的影响,并利用三元、四元件线性粘弹模型对应力松弛行为进行了模拟,从高分子分子运动理论分析了老化对模型参数:黏度、弹性模量以及松弛时间的影响变化规律。
在荧光紫外人工气候实验中,随着老化时间的增加,试样的颜色逐渐变浅,由绿变红,由蓝变黄,随老化时间的延长试样表面粗糙度逐渐增加,并伴随孔洞的出现,试样的硬度和交联密度先增加后降低;在氙灯人工气候实验中,随着老化时间的增加,试样的颜色稍有变浅但变化不大,由绿变红,由蓝变黄,8d开始出现龟裂现象并随着老化时间的增加扩展至整个试样表面;试样的硬度和交联密度随老化时间的增加而增大。
对老化后的试样进行定伸应力松弛实验,所有试样的应力松弛行为基本都集中在前20min,在实验结束时都残存一定的残余应力。对应力松弛曲线进行等时图线的分析,其线性回归系数均在0.99以上,说明可以用线性粘弹模型来拟合本实验未老化及老化的EPDM试样应力松弛行为。三元线性粘弹模型拟合度达到0.98,可以很好的模拟EPDM的粘弹性,四元线性粘弹性模型的拟合度达到了0.998以上,效果优于三元件线性粘弹模型。四元件线性模型模拟结果表明:经过氙灯老化后的试样,随着老化时间的增长,试样的初始应力和松弛时间不断增大,而荧光紫外老化试样随时间先增大后减小,硬度变化规律也大致相同。这说明在老化的初期,交联反应随着老化的进行而不断进行,EPDM交联密度增大,但随着老化的进一步进行,分子降解会使交联点或链段断裂,导致有效交联密度降低,分子活动性增强,故紫外老化后期会出现初应力和松弛时间的下降。
本文通过对三元乙丙橡胶人工气候加速老化条件下老化行为及粘弹性的研究,确定了用粘弹性模型对三元乙丙橡胶的应力松弛行为进行模拟的可行性,从而为研究三元乙丙橡胶在老化条件下的应用提供了新的途径。