橡胶的磨耗

　　橡胶的磨耗是个比较复杂的力学过程，影响因素也很多。橡胶的磨耗有如下三种形式：一是磨损磨耗：橡胶以较高的摩擦系数与粗糙表面相接触时，摩擦表面上的尖锐粒子不断的切割、扯断橡胶表面层的结果。二是卷曲磨耗：橡胶与光滑的表面接触时，由于摩擦力的作用使橡胶撕裂，撕裂的橡胶小片成卷的脱落。三是疲劳磨耗：橡胶表面层在周期应力作用下产生的表面疲劳而带来的磨损。

 

　　橡胶的耐磨性从本质上说取决于它的强度、弹性、滞后性质、疲劳性和摩擦性等。拉伸强度是决定橡胶耐磨性的重要性能之一。通常，耐磨性随拉伸强度提高而增强，特别是在粗糙的橡胶表面上摩擦时，耐磨性主要取决于强度值。定伸应力对耐磨性的影响视不同的磨耗形式而异，就磨损磨耗和卷曲磨耗而言，提高定伸应力对耐磨性的影响有利，但对疲劳磨耗则有不利影响。同时，增加橡胶的弹性也会使耐磨耗性提高。

 

　　Tg低的橡胶的耐磨性好，橡胶的耐磨性随其Tg的降低而提高，如BR。当生胶分子结构中有共轭体系存在时，可使橡胶的耐磨性提高，如SBR。

 

　　PU由于其主链有较强的极性，并含有较多的苯环，因此在常温下，它的机械强度和耐磨性在所有的橡胶中是好的。但是它的耐热性能差，在提高温度时它的耐磨性将急剧下降并且它的生热大，对制造高速制品不利。CR和NR的机械强度高，也有较好的耐磨性。

 

　　填充补强剂的品种、用量和分散程度对橡胶的耐磨性都有很大的影响。耐磨性与结合胶的含量有直接关系，凡是能够使结合胶增加的因素，均对耐磨性有利。所以，硫化胶的耐磨耗性随炭黑粒径减小、表面活性和分散性的增加而提高，而且有一合适的用量。炭黑的分散性对胶料的磨耗性影响大。在苛刻的条件下，炭黑的结构性影响显著。偶联剂处理过的填料有利于提高耐磨性。耐磨耗性好的硫化胶，一般硫化胶的拉伸强度和撕裂强度均较好。适量加入有自润滑作用的填料，如云母、聚四氟乙烯粉末，也有利于提高硫化胶的耐磨耗性能。

 

　　随交联密度的增加，耐磨性有一个佳值。轮胎实际使用实验证明，使硫化胶含较多单硫键可提高轮胎在光滑路面上的耐磨性。使用合适的防老剂可以提高耐磨性，特别是在疲劳磨耗的条件下尤为重要。较有效的防老剂有4010、4010NA、4020等。

 

　　橡胶的摩擦与磨耗

 

　　橡胶已被大量用于汽车轮胎、胶带、胶辊、密封件、胶鞋等制品受摩擦和磨耗的部位。橡胶的摩擦和磨耗确保了汽车和机械等设备的性能，而且与安全性、经济性等问题有着密切关系。

 

　　产生摩擦的地方必然伴随着磨耗，而该现象一般比较复杂，受多种因素支配。因此，关于摩擦还有许多方面没有统一的解释。但人们对摩擦学（有关摩擦、磨耗、润滑的学问）和摩擦磨耗体系的理解在不断加深。

 

　　橡胶的摩擦系数一般比金属大，通过填充炭黑提高其强度和弹性模量，因此，其耐磨耗性也得到提高。此外，橡胶的导热系数比金属材料小，表现出粘弹性性能，因此，当温度稍有变化时其机械性能就会显著改变。再者，与金属相比，橡胶容易产生老化现象。

 

　　对摩擦系数出现峰值的问题有几种解释，其中简单的解释就是接触面积A和剪切强度S随滑动速度v而变化，摩擦力F取决于A和S的乘积，并由此出现摩擦系数峰值。

 

　　橡胶的磨耗形态橡胶的磨耗形态可分为以下几种类型：

 

　　（1）磨蚀磨耗（abrasive wear）：硬而尖的突起部刮擦橡胶表面产生的磨耗。

 

　　（2）附着磨耗（adhesive wear）：橡胶表面与平滑面摩擦产生的磨耗。

 

　　（3）疲劳磨耗（fatigue wear）：由橡胶表面疲劳引起的磨耗。

 

　　（4）卷曲磨耗（wear by rollformation）：产生卷曲状磨耗粉的磨耗。

 

　　（5）油污磨耗（oily wear）：摩擦面被由摩擦产生的低分子量橡胶所覆盖，与相对的另一面发生相互移动的磨耗，表现出低磨耗率的磨耗。

 

　　（6）图纹磨耗（pattern wear）：橡胶表面一边生成磨损图纹，一边进行磨耗的一种磨耗形态。橡胶在磨蚀磨耗和疲劳磨耗中也产生这种磨耗。

 

　　磨耗形态大致就分为以上六种，对橡胶来说，在磨蚀磨耗（1）中往往会产生上述（4）以及（6），几种磨耗复合的情况。