橡膠的磨耗

    本文分享一篇關于橡膠磨耗的文章。

    橡膠的磨耗是個比較復雜的力學過程，影響因素也很多。橡膠的磨耗有如下三種形式：一是磨損磨耗：橡膠以較高的摩擦系數(shù)與粗糙表面相接觸時，摩擦表面上的尖銳粒子不斷的切割、扯斷橡膠表面層的結果。二是卷曲磨耗：橡膠與光滑的表面接觸時，由于摩擦力的作用使橡膠撕裂，撕裂的橡膠小片成卷的脫落。三是疲勞磨耗：橡膠表面層在周期應力作用下產生的表面疲勞而帶來的磨損。

    橡膠的耐磨性從本質上說取決于它的強度、彈性、滯后性質、疲勞性和摩擦性等。拉伸強度是決定橡膠耐磨性的重要性能之一。通常，耐磨性隨拉伸強度提高而增強，特別是在粗糙的橡膠表面上摩擦時，耐磨性主要取決于強度值。定伸應力對耐磨性的影響視不同的磨耗形式而異，就磨損磨耗和卷曲磨耗而言，提高定伸應力對耐磨性的影響有利，但對疲勞磨耗則有不利影響。同時，增加橡膠的彈性也會使耐磨耗性提高。

   Tg低的橡膠的耐磨性好，橡膠的耐磨性隨其Tg的降低而提高，如BR。當生膠分子結構中有共軛體系存在時，可使橡膠的耐磨性提高，如SBR。

    PU由于其主鏈有較強的極性，并含有較多的苯環(huán)，因此在常溫下，它的機械強度和耐磨性在所有的橡膠中是最好的。但是它的耐熱性能差，在提高溫度時它的耐磨性將急劇下降并且它的生熱大，對制造高速制品不利。CR和NR的機械強度高，也有較好的耐磨性。

   填充補強劑的品種、用量和分散程度對橡膠的耐磨性都有很大的影響。耐磨性與結合膠的含量有直接關系，凡是能夠使結合膠增加的因素，均對耐磨性有利。所以，硫化膠的耐磨耗性隨炭黑粒徑減小、表面活性和分散性的增加而提高，而且有一合適的用量。炭黑的分散性對膠料的磨耗性影響最大。在苛刻的條件下，炭黑的結構性影響顯著。偶聯(lián)劑處理過的填料有利于提高耐磨性。耐磨耗性好的硫化膠，一般硫化膠的拉伸強度和撕裂強度均較好。適量加入有自潤滑作用的填料，如云母、聚四氟乙烯粉末，也有利于提高硫化膠的耐磨耗性能。

隨交聯(lián)密度的增加，耐磨性有一個最佳值。輪胎實際使用實驗證明，使硫化膠含較多單硫鍵可提高輪胎在光滑路面上的耐磨性。使用合適的防老劑可以提高耐磨性，特別是在疲勞磨耗的條件下尤為重要。較有效的防老劑有4010、4010NA、4020等。

橡膠的摩擦與磨耗：

橡膠已被大量用于汽車輪胎、膠帶、膠輥、密封件、膠鞋等制品受摩擦和磨耗的部位。橡膠的摩擦和磨耗確保了汽車和機械等設備的性能，而且與安全性、經濟性等問題有著密切關系。

產生摩擦的地方必然伴隨著磨耗，而該現(xiàn)象一般比較復雜，受多種因素支配。因此，關于摩擦還有許多方面沒有統(tǒng)一的解釋。但人們對摩擦學（有關摩擦、磨耗、潤滑的學問）和摩擦磨耗體系的理解在不斷加深。

橡膠的摩擦系數(shù)一般比金屬大，通過填充炭黑提高其強度和彈性模量，因此，其耐磨耗性也得到提高。此外，橡膠的導熱系數(shù)比金屬材料小，表現(xiàn)出粘彈性性能，因此，當溫度稍有變化時其機械性能就會顯著改變。再者，與金屬相比，橡膠容易產生老化現(xiàn)象。

對摩擦系數(shù)出現(xiàn)峰值的問題有幾種解釋，其中最簡單的解釋就是接觸面積A和剪切強度S隨滑動速度v而變化，摩擦力F取決于A和S的乘積（見圖），并由此出現(xiàn)摩擦系數(shù)峰值。

橡膠的磨耗形態(tài)  橡膠的磨耗形態(tài)可分為以下幾種類型：

（1）磨蝕磨耗（abrasive wear）：硬而尖的突起部刮擦橡膠表面產生的磨耗。

（2）附著磨耗（adhesive wear）：橡膠表面與平滑面摩擦產生的磨耗。

（3）疲勞磨耗（fatigue wear）：由橡膠表面疲勞引起的磨耗。

（4）卷曲磨耗（wear by rollformation）：產生卷曲狀磨耗粉的磨耗。

（5）油污磨耗（oily wear）：摩擦面被由摩擦產生的低分子量橡膠所覆蓋，與相對的另一面發(fā)生相互移動的磨耗，表現(xiàn)出低磨耗率的磨耗。

（6）圖紋磨耗（pattern wear）：橡膠表面一邊生成磨損圖紋，一邊進行磨耗的一種磨耗形態(tài)。橡膠在磨蝕磨耗和疲勞磨耗中也產生這種磨耗。

磨耗形態(tài)大致就分為以上六種，對橡膠來說，在磨蝕磨耗（1）中往往會產生上述（4）以及（6），幾種磨耗復合的情況。